直流電機用單片機控制時需要加驅(qū)動電路，目的是提供足夠大的電流。一般來說，直流電機的驅(qū)動主要達林頓管和專用驅(qū)動芯片，當然最好是用MOS管自行搭建驅(qū)動電路（考慮到電機效率和經(jīng)濟的問題）。達林頓管方便，但是無法控制電機的轉(zhuǎn)向，而驅(qū)動芯片則顯得比較方便。
所謂 H橋驅(qū)動電路是為了直流電機而設(shè)計的一種常見電路，它主要實現(xiàn)直流電機的正反向驅(qū)動，其典型電路形式如下：
從圖中可以看出，其形狀類似于字母“H”，而作為負載的直流電機是像“橋”一樣架在上面的，所以稱之為“H橋驅(qū)動”。4個開關(guān)所在位置就稱為“橋臂”。從電路中不難看出，假設(shè)開關(guān)A、D接通，電機為正向轉(zhuǎn)動，則開關(guān)B、C接通時，直流電機將反向轉(zhuǎn)動。從而實現(xiàn)了電機的正反向驅(qū)動。
借助這 4個開關(guān)還可以產(chǎn)生另外 2 個電機的工作狀態(tài)：
A） 剎車 —— 將B、D開關(guān)（或A、C）接通，則電機慣性轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的電勢將被短路，形成阻礙運動的反電勢，形成“剎車”作用。
B） 惰行 ——4個開關(guān)全部斷開，則電機慣性所產(chǎn)生的電勢將無法形成電路，從而也就不會產(chǎn)生阻礙運動的反電勢，電機將慣性轉(zhuǎn)動較長時間。
以上只是從原理上描述了H橋驅(qū)動，而實際應(yīng)用中很少用開關(guān)構(gòu)成橋臂，通常使用晶體管，因為控制更為方便，速度壽命都長于有接點的開關(guān)（繼電器）。
細分下來，晶體管有雙極性和MOS管之分，而集成電路只是將它們集成而已，其實質(zhì)還是這兩種晶體管，只是為了設(shè)計、使用方便、可靠而做成了一塊電路。
雙極性晶體管構(gòu)成的H橋：
MOS管構(gòu)成的H橋：
幾種典型H橋驅(qū)動電路分析： 分析之前，首先要確定 H 橋要關(guān)注那些性能：
A）效率 ——所謂驅(qū)動效率高，就是要將輸入的能量盡量多的輸出給負載，而驅(qū)動電路本身最好不消耗或少消耗能量，具體到H橋上，也就是4個橋臂在導通時最好沒有壓降，越小越好。
B）安全性—— 不能同側(cè)橋臂同時導通；
C）電壓—— 能夠承受的驅(qū)動電壓；
D）電流—— 能夠通過的驅(qū)動電流。
大致如此，仔細考量，指標B）似乎不是H橋本身的問題，而是控制部分要考慮的。
而后兩個指標通過選擇合適參數(shù)的器件就可以達到，只要不是那些特別大的負載需求，每種器件通常都能選擇到。而且，小車應(yīng)用中所能遇到的電流、電壓更是有限。只有指標A）是由不同器件的性能所決定的，而且是運行中最應(yīng)該關(guān)注的指標，因為它直接影響了電機驅(qū)動的效率。所以，經(jīng)分析的重點放在效率上，也就是橋臂的壓降上。
為了使分析簡單，便于比較，將H 橋的驅(qū)動電流定位在2A水平上，而電壓在5 - 12V之間。
選擇三個我所涉及到的器件：
A）雙極性晶體管—— D772、D882
B）MOS管—— 2301、2302
C）集成電路H橋—— L298
D772的壓降指標如下：
D882的壓降指標如下：
2301的壓降指標如下：
因為MOS管是以導通電阻來衡量的，需要換算一下，小車的控制電壓是4.5V，按上面的導通電阻計算，2A的壓降應(yīng)該是：2*0.093=0.186V，最大是：2*0.13=0.26V。
2302的壓降指標如下：
同上換算一下，小車的控制電壓是4.5V（電池電壓），按上面的導通電阻計算，2A的壓降應(yīng)該是： 2* 0.045 =0.09V，最大是：2 * 0.06 = 0.12V。
L298的壓降指標如下：
表中第一行為上橋臂的壓降，對應(yīng)D772、2301，第二行為下橋臂的壓降，對應(yīng)D882、2302，第三行為兩者之和。對比一下不難看出，如果均以2A電流驅(qū)動計算，三種驅(qū)動自身所消耗的功率如下：
D772、D882： （0.5+0.5）* 2 = 2 W
2301、2302： （0.26+0.12)* 2 = 0.76 W
L298： 4.9* 2 = 9.8 W
如果以驅(qū)動一個 4.5V 、2A的直流電機為例：
電機得到的功率是：4.5*2 = 9W；
用D772、D882 則需要供電5.5V，效率為：9/（5.5*2）= 81% ；
用2301、2302 則需要供電4.88V，效率為：9 /（4.88*2）= 92%
用L298 則需要供電 9.4V ，效率為：9/（9.4*2）= 48 %
從這組數(shù)據(jù)還可以看出三者的散熱需求及其外形差異的原因。
同時解釋了圓夢小車開始使用D772、D882 驅(qū)動時為何選用 3V的130電機,因為小車是4節(jié)充電電池供電，只有4.8~5V，H橋壓降1V，所以只能使用3V的電機。而改用MOS管驅(qū)動后，就選用了4.5V的N20電機，因為MOS管只帶來了0.4V不到的壓降。而分析L298的壓降你就會知道，如果你的電機需要2A左右的啟動電流，那使用5V是根本無法工作的。實際上使用 L298不只是驅(qū)動壓降限制了電機的供電電壓，它的控制電平要求也使得你幾乎無法使用低于 6V 的工作電壓，看如下信息：
表中Vs為電機驅(qū)動的供電電壓（L298分2路供電，一路是電機驅(qū)動的，就是H橋上的，一路是供給邏輯電路的，ViH是指邏輯控制輸入高電平。
此參數(shù)的含義是，電機驅(qū)動電壓必須大于邏輯控制電平2.5V，如果你的邏輯部分使用5V供電，那電機的供電電壓至少7.5V，否則將無法保證正常工作。除非你將邏輯控制電平降低。
電機驅(qū)動芯片L298介紹：
L298是SGS公司的產(chǎn)品，內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動電路，是一種二相和四相電機的專用驅(qū)動器，即內(nèi)含二個H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動器，接收標準TTL邏輯電平信號，可以驅(qū)動46V、2A以下的電機。1腳和15腳可單獨引出連接電流采樣電阻器，形成電流傳感信號。L298可驅(qū)動2個電機，2（OUT1)、3(OUT2)和13(OUT3)、14(OUT4)之間分別接2個電動機。5(IN1)、7(IN2)；10(IN3)、12(IN4)接輸入控制電平，控制電機的正反轉(zhuǎn)，7（ENA），8（ENB）接控制使能端，控制電機的停轉(zhuǎn)。9(Vss)接邏輯電平（即VCC)，4(Vs)接給電機供電的電源。根據(jù)芯片說明的要求，Vs>Vss+2.5。
典型應(yīng)用：
89C52和L298控制直流電機 本例采用了兩種方法來輸出PWM波形，分別是軟件延時法和定時器0，電機驅(qū)動芯片是L298，它的中文資料見IC學習筆記。
程序代碼：
|
QQ好友和群
QQ空間
騰訊微博
騰訊朋友
收藏
淘帖
頂
踩
