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直流有刷电机驱动原理图设计二（可下载）

1695866 2025-03-10 | pdf | 1.30 MB | 次下载 | 免费

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资料介绍

一、项目名称：《直流电机驱动器设计》

二、原理图设计第二部分

大家好，上次的电路设计中还有实现直流电机正反转的电路没有完成，今天我们一起来完善下这部分电路

首先，根据我们之前的项目需求分析，从电机的参数情况，我们选择了 B772 （PNP 型功率三极管）和 D882（NPN 型功率三极管），基于这两种三极管型号，搭建 H 桥模块电路

在 H 桥模块电路中，上桥使用 B772，下桥采用 D882，组成的 H 桥示意图如下图所示：

这个 H 桥的工作原理是什么样呢？我们可以一起来分析一下。首先，我们假设图中的电机绕组中的电流由电机的1脚流向2脚，电流流向如下图所示：

电机绕组中流过的电流是从哪里来的呢？也就是我们要考虑此时的源是谁？源是不是图中的+5V 电压源啊？源有了，需要确定回路，回路是不是要从源的正极出发，回到源的负极啊？然后图中示意的电流回路要形成，图中的 Q1 和 Q8 两个三极管就需要导通了，这样才能形成完整的电流回路

为了更好的描述此时的电流回路，我们+5V 源使用一个 Vbus 电容来表示，此时电流的回路我们可以表示如下：

好了，这个电流回路是没问题的，我们说我们的驱动板支持正反转控制，那么在切换方向前，需要将之前开通的三极管给关闭，状态如下图所示:

这个时候我们来看啊，上一个状态时对电机绕组进行充电了，如果我们把 H 桥中的四个管子都关闭，那么电机绕组中的没有地方流动了，也就是说此时能量没有泄放回路了，假设我们把电机绕组看成电感的话，那么此时也就是电感断路了，是不是会对开关三极管造成损伤啊？

因此在我们的这个电路中就需要增加当所有管子都关闭时的绕组续流回路，增加续流回路的话，我们可以在功率三极管的 CE 之间并联二极管即可，如下图所示:

然后，此时我们再来分析续流回路，绕组续流时，所有管子都关闭了，但是绕组的电流方向不变，此时的源我们需要搞清楚，源应该变成了电机绕组，然后从电机的 2 脚出发，然后回到电机的 1 脚，此时的续流回路如下图所示:

这样电机绕组的续流回路就建立起来了，接下来就可以开通管子 Q2 和 Q7 了来让电机往另一个方向进行转动了。那么关于另一个方向的分析，这里就不再赘述了，跟我们上面分析的方法一致，大家可以自行分析

上面是给大家讲解了下 H 桥控制的原理，对于 H 桥中的三极管要进行导通，
我们就需要给四个管子分别设计相应的驱动电路了

因为我们是使用单片机控制，控制的方式为上桥电平控制，下桥 PWM 控制，而对于 B772 和 D882 三极管，当它们的 CE 需要比较大的电流时，例如 2A 的电流，则相应的 IB 驱动电流也需要增大，具体是多大呢？我们可以查看下 B772 和 D882 的数据手册：

大家可以看到，上图为 VCE 和 IC 的关系，从图中，我们也可以看出当 IB 比较小时，IC 的电流也相应的小，如果 IC 要能达到 2A，那么则需要的 IB 驱动电流就需要 10mA 以上

而我们单片机的话，IO 引脚的驱动能力是很小的，不能够直接使用单片机引脚来驱动功率三极管，因此我们需要单独的给 B772 和 D882 设计相应的驱动电路

我们就想了，要想通过一个小电流得到比较大的电流，我们还是想到了三极管，如果三极管 Ic 电流小的话，相应的 IB 电流就可以小，通过上图分析，如果 B772 和 D882 的 IC 电流要达到 2A 的话，IB 需要 10mA。如果我们使用一个普通的三极管（如 3904）,我们只需要给 3904 的 IB1mA 的驱动电流，则 IC 就可以有 100mA 的电流，因此，我们可以使用 3904 三极管来驱动 B772 和 D882，这样可以设计出如下电路:

然后我们来看，当 LH 为高时，此时 Q4 导通，那么三极管 Q1 的 1 脚就为低，此时从逻辑上，Q1 导通是没问题的，但是，我们说电路设计需要考虑好源回路阻抗，那么源是+5V，回路是从+5V 出发，回到+5V 的地，但是缺少阻抗，这样的话 Q1 的 IB 电流就会比较大，从而导致三极管 Q1 损坏了，因此我们可以增加一个电阻来限制 IB 电流，那么我们说，如果 Q1 的电流要能达到 2A 的话，IB 电流需要 10mA 以上，这个时候，我们可以来计算一下，IB 阻抗为多少?也就是下图中的 R5 应该如何取值？

从图中我们可以知道，Q4 导通，我们按导通之后 Q4 的 CE 压降为 0.3V，则有 Q4 的 C 极为 0.3V，Q1 的 BE 压降我们可以查看手册来进行选取：

大家看上图，当 Ic 为 2A 的时候，此时 VBE 大概为 1.4V，我们就按照 1.4V 来进行计算，则Q1的1脚为5V-1.4V = 3.6V。那么R5两端的压降为3.6V-0.3V = 3.3V， R5 的电流我们按照 10mA，则可以计算 R5 的阻值为：R5 = 3.3V/0.01A = 330R，这样就可以把 R5 的阻值确定了

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