電機驅動硬件電路分析

1、簡介

電機：俗稱“馬達”，為英語motor的音譯，即為電動機、發動機。工作原理為通過通電線圈在磁場中受力轉動帶動起動機轉子旋轉，轉子上的小齒輪帶動發動機飛輪旋轉。

電機的種類也有很多，包括直流有刷電機、無刷電機、步進電機、伺服電動機。電機的參數也有很多，感興趣的朋友可以自己在網上搜一下，這里就不贅述。

本文主要對電機驅動的硬件電路進行分析。通過電路的設計，我們可以控制電機的啟轉動與停止。

2、基本工作原理

當我們對電機的轉動方向沒有要求時，即：電機不需要正反轉（單向旋轉），簡單一個三極管（或MOS管）就可以實現電機單向控速。

當我們對電機的轉動方向有要求時，即：電機需要正反轉（雙向旋轉），就需要四個三極管（或MOS管）來進行控制，如下圖，其形狀類似于字母“H”，所以也叫H橋，四個三極管所在的位置也叫“橋臂”。

簡述工作原理

當Q1、Q4閉合，Q2、Q3斷開，電流路徑為①：VCC→Q1→M→Q4→GND，此時電機旋轉，設該旋轉方向為正方向。

當Q2、Q3閉合，Q1、Q4斷開，電流路徑為②：VCC→Q3→M→Q2→GND，此時電機旋轉，設該旋轉方向為反方向。

當Q1、Q2閉合或Q3、Q4閉合時，電源直接對地短路，管子將會炸裂，這種情況一定要避免，所以一定要預留足夠的死區時間。

要控制電機的正反轉，我們需要控制4個開關管，那怎么驅動這四個開關管呢？

可用半橋驅動芯片IR2104S，推薦電路如下圖，它可以用來控制H橋一側的管子：

由于H橋有四個開關管，所以需要用兩片IR2104S，就可以完成H橋控制電路的設計，參考電路如下圖。

查看內部框圖，該芯片內部設置了死區時間，所以同一橋臂的上下管不會直接導通。

用芯片來驅動，當然穩定可靠，但是價格偏貴，一顆芯片4元，兩顆需要8元。

為了降本，我們可以用分立元器件來搭建一個H橋驅動電路，成本不到芯片的一半。芯片方案咱們就一筆帶過，分立元器件電路才是本文講解的重點。

審核編輯：湯梓紅