电机驱动原理

sireol · 发表于 2010-5-12 22:05:39

第一节智能小车电机驱动原理
一、驱动板概述
驱动板由大功率驱动芯片L298为主，加上L1117稳压芯片为整个电路板提供稳定的5V电压。驱动板能同时驱动两个直流电机。通过对六个口的控制就可以分别实现对电机正反转、加减速的控制。完成向前、向后、左转和右转等各种组合运动。每个电机用三个口控制，一个使能端（EN）或PWM输入端，控制电机的转动与停止，也能用于PWM控制调速。也就说，对这个输入端输入一定频率的脉冲，当为高电平时，电机转动，为低电平时，电机停止转动。一定频率的脉冲，电机一段时间内转动一段时间内停止转动，但由于直流电机的惯性特性，它不会立即停下来，只要频率高于某个值，就不会感觉到电机的停滞现象，反而是一种很连续的运动。只要改变一个周期内高低电平的时间比例，就可以改变电机的速度。另外两个输入端是为了控制方向，分别为In1和In2。In1为高电平，In2为低电平，电机按一个方向转，In1为低电平，In2为高电平，电机向相反方向转，如果他们同时为高电平或低电平，那么电机不转。
二、驱动板电路原理
那我们首先分析一下L298驱动板，L298驱动板原理图如图1。

该驱动板需要用7.2V电源供电，但L298N的逻辑参考电平为典型的TTL电平。用了一个L1117稳压芯片提供稳定的5V输出电压和逻辑参考电压，D9、D10、D11和D12是发光二极管，指示运动方向，与它们连接的电阻都是限流电阻。R5和R8都是下拉电阻，让EnA和EnB口要么是高电平，要么是低电平，避免出现电平混乱，提高对输入信号的抗干扰能力。输出端都接有0.1uF电容，加上二极管平衡电路。他们都是为了保护L298N，电机是感性负载，当给电机突然通电与断电，因为电流的瞬变，电机两端会产生瞬时高压和大电流。如果没有保护措施，L298N就可能会被烧毁。
三、恒压恒流桥式2A驱动芯片L298N
L298N驱动芯片是由SGS公司的产品，比较常见的15脚Multiwatt封装，内部有4通道逻辑驱动电路。它的内部结构如图1。从内部结构图可知，用三极管组成H型平衡桥，驱动功率大，驱动能力强。同时H型PWM电路工作在晶体管的饱和状态与截止状态，具有非常高的效率。
从图2看出该驱动芯片有两路H型PWM电路，上面已谈到用PWM控制直流电机调速的基本原理，现在来看电路的具体实现。In1为高电平，In2为低电平，EnA为高电平时，U1、U4输出为高电平，U2、U3输出为低电平。在OUT1、OUT2接上电机后，T1、T4管导通，T2、T3管截止，电机向一个方向转。In1为低电平，In2为高电平，EnA仍旧为高电平，T1、T4管截止，T2、T3管导通，电机向相反方向转。In1、In2同时为高电平或低电平，T1与T3同时导通或截止，T2与T4也是同时导通与截止，但与前者相反，也就是OUT1与OUT2电压相同。电机会快速停转。如果EnA端为低电平，整个H型PWM电路关闭。电机当然也就不会转。

四、驱动板连线：
驱动板与单片机和驱动板与直流电机的接线如图3，整个系统的总电源由L298驱动板的供电电源提供。L298驱动板的5V电源输出给单片机。L298驱动板的输入控制端与P0口相连，具体各管脚的连接的情况如图3。L298驱动板的输出直接与直流电机连接，参照图3。L298驱动板的有一个VCC和GND不用。他们是使用步进电机时，作为公共端的。要实现对电机的前后控制，只要P0^0和 P0^1逻辑电平相反。假设P0^0为高，P0^1为低时是正转。那么在颠倒送数，即P0^0为低，P0^1为高，车轮就会反转。调速，控制P0^2口的高电平保持时间相对总周期长点，速度就大，短点，速度就小。

图3 驱动板连线图

第一节智能小车电机驱动原理
一、驱动板概述
驱动板由大功率驱动芯片L298为主，加上L1117稳压芯片为整个电路板提供稳定的5V电压。驱动板能同时驱动两个直流电机。通过对六个口的控制就可以分别实现对电机正反转、加减速的控制。完成向前、向后、左转和右转等各种组合运动。每个电机用三个口控制，一个使能端（EN）或PWM输入端，控制电机的转动与停止，也能用于PWM控制调速。也就说，对这个输入端输入一定频率的脉冲，当为高电平时，电机转动，为低电平时，电机停止转动。一定频率的脉冲，电机一段时间内转动一段时间内停止转动，但由于直流电机的惯性特性，它不会立即停下来，只要频率高于某个值，就不会感觉到电机的停滞现象，反而是一种很连续的运动。只要改变一个周期内高低电平的时间比例，就可以改变电机的速度。另外两个输入端是为了控制方向，分别为In1和In2。In1为高电平，In2为低电平，电机按一个方向转，In1为低电平，In2为高电平，电机向相反方向转，如果他们同时为高电平或低电平，那么电机不转。
二、驱动板电路原理
那我们首先分析一下L298驱动板，L298驱动板原理图如图1。

该驱动板需要用7.2V电源供电，但L298N的逻辑参考电平为典型的TTL电平。用了一个L1117稳压芯片提供稳定的5V输出电压和逻辑参考电压，D9、D10、D11和D12是发光二极管，指示运动方向，与它们连接的电阻都是限流电阻。R5和R8都是下拉电阻，让EnA和EnB口要么是高电平，要么是低电平，避免出现电平混乱，提高对输入信号的抗干扰能力。输出端都接有0.1uF电容，加上二极管平衡电路。他们都是为了保护L298N，电机是感性负载，当给电机突然通电与断电，因为电流的瞬变，电机两端会产生瞬时高压和大电流。如果没有保护措施，L298N就可能会被烧毁。
三、恒压恒流桥式2A驱动芯片L298N
L298N驱动芯片是由SGS公司的产品，比较常见的15脚Multiwatt封装，内部有4通道逻辑驱动电路。它的内部结构如图1。从内部结构图可知，用三极管组成H型平衡桥，驱动功率大，驱动能力强。同时H型PWM电路工作在晶体管的饱和状态与截止状态，具有非常高的效率。
从图2看出该驱动芯片有两路H型PWM电路，上面已谈到用PWM控制直流电机调速的基本原理，现在来看电路的具体实现。In1为高电平，In2为低电平，EnA为高电平时，U1、U4输出为高电平，U2、U3输出为低电平。在OUT1、OUT2接上电机后，T1、T4管导通，T2、T3管截止，电机向一个方向转。In1为低电平，In2为高电平，EnA仍旧为高电平，T1、T4管截止，T2、T3管导通，电机向相反方向转。In1、In2同时为高电平或低电平，T1与T3同时导通或截止，T2与T4也是同时导通与截止，但与前者相反，也就是OUT1与OUT2电压相同。电机会快速停转。如果EnA端为低电平，整个H型PWM电路关闭。电机当然也就不会转。

四、驱动板连线：
驱动板与单片机和驱动板与直流电机的接线如图3，整个系统的总电源由L298驱动板的供电电源提供。L298驱动板的5V电源输出给单片机。L298驱动板的输入控制端与P0口相连，具体各管脚的连接的情况如图3。L298驱动板的输出直接与直流电机连接，参照图3。L298驱动板的有一个VCC和GND不用。他们是使用步进电机时，作为公共端的。要实现对电机的前后控制，只要P0^0和 P0^1逻辑电平相反。假设P0^0为高，P0^1为低时是正转。那么在颠倒送数，即P0^0为低，P0^1为高，车轮就会反转。调速，控制P0^2口的高电平保持时间相对总周期长点，速度就大，短点，速度就小。

图3 驱动板连线图