较大功率直流电机驱动电路的设计与实现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
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。
许多半导体公司推出了直流电机专用驱动芯片， 但这些芯片多数只适合小功率直流电机， 对于大功率直流电机的驱动，
其集成芯片价格昂贵。 基于此， 本文详细分析和探讨了较大功率直流电机驱动电路设计中可能出现的各种问题， 有针对性设
计和实现了一款基于25D60-24A 的直流电机驱动电路。 该电路驱动功率大， 抗干扰能力强， 具有广泛的应用前景。
2 H 桥功率驱动电路的设计桥功率驱动电路的设计
在直流电机中， 可以采用GTR 集电极输出型和射极输出性驱动电路实现电机的驱动， 但是它们都属于不可逆变速控制，
其电流不能反向， 无制动能力， 也不能反向驱动， 电机只能单方向旋转， 因此这种驱动电路受到了很大的限制。对于可逆变
速控制， H 桥型互补对称式驱动电路使用为广泛。可逆驱动允许电流反向， 可以实现直流电机的四象限运行， 有效实现电机
的正、反转控制。 而电机速度的控制主要有三种， 调节电枢电压、减弱励磁磁通、改变电枢回路电阻。 三种方法各有优缺
点， 改变电枢回路电阻只能实现有级调速， 减弱磁通虽然能实现平滑调速， 但这种方法的调速范围不大， 一般都是配合变压
调速使用。 因此在直流调速系统中， 都是以变压调速为主， 通过PWM（Pulse Width Modulation）信号占空比的调节改变电
枢电压的大小， 从而实现电机的平滑调速。
2.1 H 桥驱动原理桥驱动原理
要控制电机的正反转， 需要给电机提供正反向电压， 这就需要四路开关去控制电机两个输入端的电压。 当开关S1 和S4
闭合时， 电流从电机左端流向电机的右端， 电机沿一个方向旋转；当开关S2 和S3 闭合时， 电流从电机右端流向电机左端，
电机沿另一个方向旋转， H 桥驱动原理等效电路图如图1 所示。
图1 H 桥驱动原理电路图
2.2 开关器件的选择及开关器件的选择及H 桥电路设计桥电路设计
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