TB6612FNG在直流电机控制设计中的应用

"TB6612FNG在直流电机控制设计中的应用" TB6612FNG是东芝半导体公司生产的一款直流电机驱动器件，具有大电流MOSFET-H桥结构，双通道电路输出，可同时驱动2个电机。TB6612FNG每通道输出最高1．2 A的连续驱动电流，启动峰值电流达2A／3．2 A(连续脉冲／单脉冲)；4种电机控制模式：正转／反转／制动／停止；PWM支持频率高达100 kHz；待机状态；片内低压检测电路与热停机保护电路；工作温度：-20～85℃；SSOP24小型贴片封装。 TB6612FNG的应用在电机控制设计中具有广泛的前景，它可以作为理想的电机驱动器件，特别是在集成化、小型化的电机控制系统中。该器件的特点是高集成度、强输出能力、运行性能和能耗优势，因此可以广泛应用于差速驱动的轮式移动机器人系统中。 在本设计中，我们使用TB6612FNG和单片机构成直流电机控制单元，并将其应用在差速驱动的轮式移动机器人系统中。试验运行表明，这款器件与单片机结合应用能够实现灵活稳定的电机驱动控制。 TB6612FNG的主要引脚功能包括：AINl／AIN2、BIN1／BIN2、PWMA／PWMB为控制信号输入端；AO1／A02、B01／B02为2路电机控制输出端；STBY为正常工作／待机状态控制引脚；VM(4．5～15 V)和VCC(2．7～5．5 V)分别为电机驱动电压输入和逻辑电平输入端。 在电机控制单元设计中，我们使用TB6612FNG与AVR单片机组成的电机控制单元。单片机定时器产生4路PWM输出作为AIN1／AIN2和BIN1／BIN2控制信号，如图2中OCxA、0CxB对电机M1和M2的控制。采用定时器输出硬件PWM脉冲，使得单片机CPU只在改变PWM占空比时参与运算，大大减轻了系统运算负担和PWM软件编程开销。 在电机控制的软件实现中，我们采用单极性、定频调宽的PWM调制方式，保证电机调速控制的稳定性。TB6612FNG的逻辑真值表如表1所示。该器件工作时STBY引脚置为高电平；IN1和IN2不变，调整PWM引脚的输入信号可进行电机单向速度控制；置PWM引脚为高电平，并调整IN1和IN2的输入信号可进行电机双向速度控制。 单片机定时器PWM输出设置如图3所示。首先需设置T／C中断屏蔽寄存器TIMSKx使能定时器溢出中断。其次分别设置T／C控制寄存器TCC-RxA和TCCRxB选择PWM模式和预分频比，最后将控制信号引脚I／0置为输出。程序运行时，每当定时器计数产生溢出，CPU响应中断，定时器回零后重新开始计数。 为了获得更高的PWM波形精度，可以采用相位修正的PWM输出模式，不过在精度提高的同时，fPWM也将减半。编程时将速度变量值写入OCRxx寄存器，从而达到改变占空比和对电机调速的目的。 文中通过电位器调速试验来检测TB6612FNG的PWM控制与电机输出转速间的线性关系。单片机ADC对精密多圈电位器的电压值进行采样，用于控制电机转速。程序流程如图4所示。首先进行电机控制初始化，然后进行精密多圈电位器的电压采样，并将采样值转换为速度变量值，最后通过PWM输出控制电机转速。 TB6612FNG在直流电机控制设计中的应用具有广泛的前景，它可以作为理想的电机驱动器件，特别是在集成化、小型化的电机控制系统中。