东芝有刷直流电机驱动介绍

对于不起眼的有刷直流电动机，您必须重视。一方面，它是最古老的直流电动机，众所周知，已广泛使用，并且直接从直流电源轨运行，不需要任何“电子”驱动器。另一方面，它并没有得到太多的尊重。毕竟，它具有那些“讨厌的”接触电刷，这些电刷最终会磨损（匹配的转子触头也会磨损），并且会引起可见的火花以及看不见但相当大的EMI/RFI。在早期，控制它的唯一方法是调整施加的直流电压，但是，降低该电压会降低RPM（如预期的那样）并严重影响其扭矩。

相比之下，无刷直流和步进电机现在由于其可控性以及其他特性而受到了大多数关注和设计考虑。尽管如此，数以百万计的有刷电动机仍在使用。它们不仅价格便宜，而且足以满足玩具等非关键性应用的需求，而且在受限的速度和扭矩要求严格的应用中使用时，它们是一种经济高效且非常可行的解决方案。通过添加复杂的驱动器而不仅仅是原始直流电源，可以对其进行有效控制，从而在许多情况下提供最佳解决方案。

东芝（Toshiba）的TB9053FTG和TB9054FTG等IC可以提供帮助。这些用于有刷直流电动机的脉冲调制（PWM）双通道驱动器针对汽车应用进行了优化，例如节气门控制，发动机气门，可伸缩门后视镜，座椅定位和门闩。

东芝为有刷直流电动机开发的双通道驱动器IC，具有针对汽车应用需求而定制的控制和保护/诊断功能。

在25°C的结温TJ和VBAT=8V的结温下，单片硅驱动器可提供高达6.5 A（典型值）/ 10 A（最大）的RDS（ON）为142mΩ。使用这些驱动器的SPI接口，微控制器系统能够控制速度以及设置正向，反向，停止和制动模式。速度也可以通过基于PWM的占空比直接控制。这些IC可通过引脚选择用于H桥或半桥模式。

当这些IC针对汽车应用时，用于监视，保护和诊断的内置功能就显得尤为关键（其中某些功能甚至可能直接导致“检查引擎”灯亮）。检测功能包括过流，过热，VBAT欠压和VCC欠压等，以及适当的短路和其他保护。

报告的诊断信息包括电源故障检测电路，在工作和非工作模式下的开路负载检测，短路负载检测等。每个通道还有一个诊断引脚，当与其他引脚一起使用时，发生各种问题时，可以向MCU报告情况的任何细节。

SPI总线上的设备可以并行连接或以菊花链配置连接，并且通常会在引脚数数据传输速率之间进行权衡。在前一种情况下，通信时钟（SCLK），数据输出（SDO）和数据输入（SDI）并联连接，而外部MCU（Master）将独立的片选信号分配给每个驱动器以使能个人访问（需要更多的MCU I /O端口，但加载速度更快）。在菊花链模式下，来自MCU的数据被计时并通过所有连接的驱动器串行传播，因此所需的MCU I/O引脚少得多，但需要更长的时间将数据加载到目标驱动器IC中。

【干货】手把手教你设计直流电机驱动H桥电路，工作原理+电路设计

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今天给大家分享的是：

直流电机驱动H桥电路设计。

一、H桥电机驱动电路设计

H桥电路可以简单的进行设计，也可以加上保护和隔离。H桥可以用各种元件（双极晶体管、FET晶体管、MOS关、芯片）等来设计。

这里主要是用：

1、TTL/CMOS 兼容 Microchip / Maxim 4424/4427A MOS管驱动器芯片

可以保护逻辑芯片、隔离电噪声，并且防止分立式H桥中固有的潜在短路。

2、肖特基二极管

可以防止电机过压/欠压。

3、电容

可以降低电噪声并为驱动电路提供峰值功率。

4、上拉电阻

可以防止为微控制器供电/断电时不必要的电机运动。

下面为直流电机驱动H桥电路设计电路图：

二、H桥电机驱动电路原理

1、电阻 R1 和 R2

R1 和 R2 是上拉电路 ，阻值可以取10 kΩ 到 100 kΩ。

要确保输入都打开，除非来自微控制器的信号让关闭。当两者都打开/关闭时，电机不会旋转，因为没有电压差。

电阻 R1 和 R2

从理论上讲，电阻 R1 和 R2可以不用，不过当微控制器上电/断电的时候电机可能会抖动。

2、驱动芯片 IC1

IC1是双MOS晶体管驱动芯片 。TC4424系列都可以。MAX4427 和 TC4427A 相同，但额定电流较低。IXDN404 有最高的额定电流，是最好的选择。

该芯片提供两个独立的输入，与CMOS或TTL芯片兼容。该电路设计使用 IN A 来改变功率（开、关或中间脉冲），并使用 IN B 来确定方向。

OUT A 跟随 IN A 信号，但使用来自电源的全电压，而不是来自输入信号本身的微小电压。OUT B 以同样的方式跟随在 IN B 之后。

驱动芯片 IC1

例如，如果 IN A 完全打开（2.4 V或更高）并且 IN B 完全关闭（0.8 V或更低），则 OUT A 完全打开（高达 22 V）并且 OUT B 完全关闭（GND） 。电机电压为 22 V。

该芯片主要是用来保护静电敏感MOS管，同时还可以保护输入源免受电机反馈电流的影响，如果需要更好的保护，无噪声/电隔离，可以在输入处使用光隔离器。

H桥通常需要4个晶体管，每个晶体管形成字母“H”的一个角，电机是中间的条。

在这个设计中，芯片的每个输出形成字母“H”的完整垂直边，而电机仍然在中间，一侧是单输出，因此从一侧的顶部到一侧的底部不会形成短路。无论输入是什么，所有动力都必须通过电机从一侧传输到另一侧。

机械开关、继电器/逻辑门可以用于打开和关闭输入，可以使用芯片/定时器通过脉冲调制来提供快速的开/关脉冲。

3、二极管 D1 和 D3

D1 和 D3 使用的是1N5817肖特基二极管。

当来自电机的电压高于来自电池的电压时，D1 和D3 会打开，防止芯片过压。二极管的导通额定值必须低于芯片的导通额定值，否则二极管没有办法及时导通保护芯片。

由于二极管反向安装，电流无法从电池流向电机。如果正向安装，电流将绕过芯片，流向电机，芯片可能会短路。

二极管D1和D3

因为这样反向安装，所以二极管的反向电压才会这么重要。如果反向电压额定值小于电池满电压，电池将击穿反向二极管并直接击穿。

在这种情况下，1N5817 具有 20 V 反向击穿电压，可以与高达该电压的电池和电源一起使用。

4、二极管 D2 和 D4

D2和D4也是肖特基二极管，与D1和D3相同。

当电机电压低于 GND 时，D2 和 D4 导通，以保护芯片免受欠压（低于地电压）的影响。

二极管 D2 和 D4

实际上，D2和D4也可以不需要，不过考虑到寄生电压可能会压垮电压调节器，甚至会损坏驱动器芯片，因此还是加上了。

三、H桥电机驱动电路运行

在面包板上安装电路，如下所示，添加了LP2954 5V 稳压器、双色 LED 和两个用于测试的开关。

H桥电机驱动电路

电机

按下右侧按钮使电机逆时针转动并使 LED 呈绿色亮起。按下左侧按钮使电机顺时针转动并使 LED 呈红色亮起。按下两个按钮即可打开制动器（停止电机）并关闭 LED。足够快地踩下制动器可提供变速（0% 到 100% 之间）。

四、改进

如果你需要更大的电流，可以通过将两个芯片中间的铜箔堆叠在一起获得将近2/3A的电流，这样芯片也可以散热。

来源：robotroom

以上就是关于直流电机驱动器 H 桥电路的设计。

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