模拟技术中的较大功率直流电机驱动电路的设计与实现

摘 要：基于直流电机H 桥的驱动和控制原理， 本文详细分析和探讨了电路设计过程中可能出现的各种问题， 提出了切实可行的解决手段。 该电路采用NMOS 场效应管作为功率输出器件， 设计并实现了较大功率的直流电机H 桥驱动电路，并对额定电压为24 伏， 额定电流为3.8A 的25D60-24A 直流电机进行闭环控制， 电路的抗干扰能力强， 鲁棒性好。 　　1 引言 　　直流电机具有优良的调速特性， 调速平滑、方便、调速范围广， 过载能力强， 可以实现频繁的无级快速启动、制动和反转， 能满足生产过程中自动化系统各种不同的特殊运行要求， 因此在工业控制领域， 直流电机得到了广泛的应用。 　　许多 在模拟技术中，设计较大功率直流电机驱动电路是一项关键任务，尤其在工业控制领域，直流电机因其优秀的调速性能和过载能力而被广泛应用。本文主要探讨了如何基于H桥驱动和控制原理来设计这样的电路，并针对24伏电压、3.8安培电流的25D60-24A直流电机实现闭环控制。 直流电机的调速特性使其成为自动化系统中的理想选择，因为它们能够实现平滑、快速的启动、制动和反转。然而，对于大功率电机，专用的驱动芯片成本较高，这就需要我们设计出一种经济高效的解决方案。文章提出了采用NMOS场效应管作为功率输出器件的H桥驱动电路，以适应大功率需求，同时保证电路的抗干扰能力和鲁棒性。 H桥驱动电路是直流电机双向驱动的关键，它可以实现在四个象限的操作，即电机的正转、反转以及制动。电路设计通常包括四路开关，通过控制开关的闭合和断开来改变电机两端的电压方向，进而控制电机的旋转方向。在本文中，作者特别强调了MOS管作为开关器件的优势，因为它们是电压驱动的，不需要较大的驱动电流，且能承受较高的功率输出，适合于大电流应用。 MOS管的选取需要考虑电机的工作参数和控制器的能力。由于51系列单片机的最大灌电流限制，选择NMOS管作为H桥的开关元件是合理的，因为NMOS只需栅极电压高于源极电压就能导通，而且对驱动端口的要求相对较低。此外，NMOS管的开关速度快，能量损失小，非常适合大电流的场合。 为了实现电机的精确控制，文章提到了使用PWM（脉冲宽度调制）技术，通过调整PWM信号的占空比来改变电枢电压，从而实现电机的平滑调速。这种方法既能提供连续的调速范围，又能避免其他调速方式的局限性，如改变电阻的有级调速或减弱磁通的调速范围有限。 本文详细分析了大功率直流电机驱动电路的设计过程，包括H桥的工作原理、开关器件的选择以及PWM调速策略。这种设计不仅解决了大功率电机驱动的经济性和效率问题，还确保了系统的稳定性和抗干扰能力，具有广泛的应用前景。在实际工程应用中，这样的电路设计将有助于提升系统的整体性能和可靠性。