Ⅰ 直流電機H橋驅動如何實現直流電機的調速
通過調節H橋的輸入電壓來調轉速
Ⅱ 闡述直流電動機的轉速和H橋電路輸出的直流電壓之間是什麼關系
電動機因輸入的電流不同,可分為直流電動機與交流電動機:(1)直流電動機——用直流電流來轉動的電動機叫直流電動機。因磁場電路與電樞電路連結之方式不同,又可分為串激電動機、分激電動機、復激電動機;(2)交流電動機——用交流電流來轉動的電動機叫交流電動機。種類較多,主要有:①整流電動機——使串激直流發電機,作交流電動機用,即成此種電動機,因交流電在磁場與電樞電路中,同時轉向,故力偶矩之方向恆保持不變,該機乃轉動不停。此種電動機因兼可使用交、直流,故又稱「通用電動機」。吸塵器、縫紉機及其他家用電器等多用此種電動機。②同步電動機——電樞自一極轉至次一極,恰與通入電流之轉向同周期的電動機。此種電動機不能自己開動,必須用另一電動機或特殊輔助繞線使到達適當的頻率後,始可接通交流電。倘若負載改變而使轉速改變時,轉速即與交流電頻率不合,足使其步調紊亂,趨於停止或引起損壞。因限制多,故應用不廣。③感應電動機——置轉子於轉動磁場中,因渦電流的作用,使轉子轉動的裝置。轉動磁場並不是用機械方法造成的,而是以交流電通於數對電磁鐵中,使其磁極性質循環改變,可看作為轉動磁場。通常多採用三相感應電動機(具有三對磁極)。直流電動機的運動恰與直流發電機相反,在發電機里,感生電流是由感生電動勢形成的,所以它們是同方向的。在電動機里電流是由外電源供給的感生電動勢的方向和電樞電流I方向相反。交流電動機中的感應電動機,其強大的感應電流(渦流)產生於轉動磁場中,轉子上的銅棒對磁力線的連續切割,依楞次定律,此感應電流有反抗磁場與轉子發生相對運動的效應,故轉子乃隨磁場而轉動。不過此轉子轉動速度沒有磁場變換之速度高,否則磁力線將不能為銅棒所切割。 望採納
Ⅲ 如何用三極體個mos管做H橋驅動電機求電路
H橋驅動電機,一般都是驅動直流電機,小功率的,電流范圍不是很大。
要想電機能轉動並且能調節方向,採用H橋是比較理想的電子換向驅動。
H橋的基本電路一般如下圖:
其中Q1和Q3作為上橋臂,Q2和Q4作為下橋臂
圖中只有對角線的管子開通時,電機才能轉動。比如:
Q1,Q4開通,電機正轉
Q2,Q3開通,電機反轉
Q1,Q3或者Q2,Q4開通時,電機處於制動停止狀態。
圖中,應盡量避免同一個橋臂的兩個管子導通,比如Q1,Q2同時導通或者Q3,Q4同時導通,都會引起管子的燒毀。
圖中,上橋臂Q1和Q3採用PNP型三極體,Q2和Q4採用NPN三極體,因為Q1和Q3是高端驅動,採用了PNP管子就避免帶來驅動電路設計的麻煩。
如果採用三極體和MOS管的結合,
那麼只要把Q2和Q4替換成N溝通的MOS管就可以,
因為N溝通的MOS管比較成熟,也比較常見,價格也OK。
下圖是具體的電路圖:
Ⅳ h橋電路輸出電壓與控制電壓的關系
關系:沒有濾波電容的情況下輸出是輸入的0.9倍,有濾波電容時輸出電壓約為輸入電壓的1.2~1.4倍。控制電壓與供電電壓沒有必然關系,控制電壓是控制電路採用的電壓,一般是直流24v或者交流110v,控制電路一般也與主電路通過繼電器隔離。
電路中採用四個二極體,互相接成橋式結構。利用二極體的電流導向作用,在交流輸入電壓U2的正半周內,二極體D1、D3導通,D2、D4截止,在負載RL上得到上正下負的輸出電壓;在負半周內,正好相反,D1、D3截止,D2、D4導通,流過負載RL的電流方向與正半周一致。
簡介
H橋是一種電子電路,可使其連接的負載或輸出端兩端電壓反相/電流反向。這類電路可用於機器人及其它實作場合中直流電動機的順反向控制及轉速控制、步進電機控制(雙極型步進電機還必須要包含兩個H橋的電機控制器),電能變換中的大部分直流-交流變換器(如逆變器及變頻器)、部分直流-直流變換器(推挽式變換器)等,以及其它的功率電子裝置。
以上內容參考:網路-H橋
Ⅳ 電路中的H橋是什麼電路了
上圖是「H」橋電壓檢測電路。是用於精度測量的橋電路。頂部開關是用來校正電路電流表平衡的。調整靠電位器。
Ⅵ 用單片機控制h橋直流電機,電機不會轉是是為什麼,如果是輸入電壓不夠,怎麼提升,具體操作是什麼
用H橋控制直流電機,必須清楚電機的最小驅動電壓是多少,H橋電路的VCC電壓是多少。假如VCC是5V,電機電壓也是5V,電機就不會轉。因為H橋電路中是用三極體的發射極驅動,這種電路加到電機上的電壓要比VCC少1.4Ⅴ以上,電機只有不足3.6V的電壓。換成三極體集電極驅動電機,見下圖。另外,還要清楚,電機的工作電流是多少,你所用三極的導通電流是否滿足。
Ⅶ 在轉速、電流雙閉環調速系統中,怎麼改變電動機的轉速
PWM占空比可調的數字信號,輸出電壓=輸入電壓*pwm占空比。電壓高低可以調節轉速。推薦使用L298N專用晶元。內置雙路H橋電路,可以驅動46v,2A點直流電機
Ⅷ PWM調速,三極體組成的H橋電路
原因在於電動機沒有串聯電感,而且頻率太低,並且電動機空載
電動機空載時可版看作大電容。權一加電壓立刻就全力加速到達最高速,反向電動勢達到峰值。外加電壓撤銷後,它就是個發電機,兩端維持著他的電動勢,接近於剛才施加的電壓的峰值,還沒等他慢下來,第二個脈沖又來,因此永遠維持在峰值
Ⅸ 用單片機驅動H橋電路控制 請高人指點!!!
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一般場效應管比較多
一個電動小車整體的運行性能,首先取決於它的電池系統和電機驅動系統。 電動小車的驅動系統一般由控制器、功率變換器及電動機三個主要部分組成。 電動小車的驅動不但要求電機驅動系統 具有高轉矩重量比、寬調速范圍、高可靠 性,而且電機的轉矩-轉速特性受電源功 率的影響,這就要求驅動具有盡可能寬 的高效率區。我們所使用的電機一般為 直流電機,主要用到永磁直流電機、伺服 電機及步進電機三種。直流電機的控制 很簡單,性能出眾,直流電源也容易實 現。本文即主要介紹這種直流電機的驅動及控制。
1.H 型橋式驅動電路
此主題相關圖片如下,點擊圖片看大圖:
直流電機驅動電路使用最廣泛的就 是H型全橋式電路,這種驅動電路可以 很方便實現直流電機的四象限運行,分 別對應正轉、正轉制動、反轉、反轉制動。 它的基本原理圖如圖1所示。
全橋式驅動電路的4隻開關管都工 作在斬波狀態,S1、S2為一組,S3、S4 為另一組,兩組的狀態互補,一組導通則 另一組必須關斷。當S1、S2導通時,S3、 S4關斷,電機兩端加正向電壓,可以實 現電機的正轉或反轉制動;當S3、S4導 通時,S1、S2關斷,電機兩端為反向電 壓,電機反轉或正轉制動。
在小車動作的過程中,我們要不斷 地使電機在四個象限之間切換,即在正 轉和反轉之間切換,也就是在S1、S2導 通且S3、S4關斷,到S1、S2關斷且S3、 S4導通,這兩種狀態之間轉換。在這種 情況下,理論上要求兩組控制信號完全 互補,但是,由於實際的開關器件都存在 開通和關斷時間,絕對的互補控制邏輯 必然導致上下橋臂直通短路,比如在上 橋臂關斷的過程中,下橋臂導通了。這個過程可用圖2說明。因此,為了避免直通 短路且保證各個開關管動作之間的協同 性和同步性,兩組控制信號在理論上要 求互為倒相的邏輯關系,而實際上卻必須相差一個足夠的死區時間,這個矯正過程既可以通過硬體實現,即在上下橋 臂的兩組控制信號之間增加延時,也可 以通過軟體實現(具體方法參看後文)。
驅動電流不僅可以通過主開關管流通,而且還可以通過續流二極體流通。當電機處於制動狀態時,電機便工作在發電狀態,轉子電流必須通過續流二極體流通,否則電機就會發熱,嚴重時燒毀。
開關管的選擇對驅動電路的影響很大,開關管的選擇宜遵循以下原則:
(1)由於驅動電路是功率輸出,要求開關管輸出功率較大;
(2)開關管的開通 和關斷時間應盡可能小;
(3)小車使用的電源電壓不高,因此開關管的飽和壓降應該盡量低。
在實際製作中,我們選用大功率達林頓管TIP122或場效應管IRF530,效果都還不錯,為了使電路簡化,建議使用集成有橋式電路的電機專用驅動晶元,如L298、LMD18200,性能比較穩定可靠。
由於電機在正常工作時對電源的干擾很大,如果只用一組電源時會影響單片機的正常工作,所以我們選用雙電源供電。一組5V給單片機和控制電路供電, 另外一組9V給電機供電。在控制部分和電機驅動部分之間用光耦隔開,以免影響控制部分電源的品質,並在達林頓管的基極加三極體驅動,可以給達林頓管提供足夠大的基極電流。圖3所示為採用TIP122的驅動電機電路,IOB8口為「0」,IOB9口輸入PWM波時,電機正轉,通過 改變PWM的占空比可以調節電機的速度。而當IOB9口為「0」,IOB8口輸入PWM 波時,電機反轉,同樣通過改變PWM的占空比來調節電機的速度。 圖4為採用內部集成有兩個橋式電 路的專用晶元L298所組成的電機驅動電路。驅動晶元L298是驅動二相和四相步進電機的專用晶元,我們利用它內部的 橋式電路來驅動直流電機,這種方法有一系列的優點。每一組PWM波用來控制一個電機的速度,而另外兩個I/O口可以控制電機的正反轉,控制比較簡單,電路也很簡單,一個晶元內包含有8個功率管,這樣簡化了電路的復雜性,如圖所示IOB10、IOB11控制第一個電機的方向,IOB8輸入的PWM控制第一個電機的速度;IOB12、IOB13控制第二個電機的方向,IOB9輸入的PWM控制第二個電機的速度。 LMD18200是美國國家半導體公司推出的專用於直流電動機驅動的H橋組件,同一晶元上集成有CMOS控制電路和DMOS功率器件。此種晶元瞬間驅動電流可達6A,正常工作電流可達3A,具有很強的驅動能力,無「shot-through」電流,而且此種晶元內部還具有過流保護的測量電路,只需要在LMD18200的8腳輸出端測出電壓和給定的電壓比較即可保護電路過流,從而實現電路的過流保護功能。由LMD18200組成的電機驅動電路如圖5所示。LMD18200的5腳為PWM 波輸入端,通過改變PWM的占空比就可調節電機的速度,改變3腳的高低電平即可控制電機的正反轉。此電路和以上幾種驅動電路比較具有明顯的優點,驅動功率大,穩定性好,實現方便,安全可靠。
2 .P W M 控制
PWM(脈沖寬度調制)控制,通常 配合橋式驅動電路實現直流電機調速, 非常簡單,且調速范圍大,它的原理就 是直流斬波原理。如圖1所示,若S3、S4 關斷,S1、S2受PWM控制,假設高電平 導通,忽略開關管損耗,則在一個周期 內的導通時間為t,周期為T,波形如圖 6,則電機兩端的平均電壓為: U=Vcc t/ T=αVcc ,其中,α=t/T稱為占空比,Vcc為電源電壓(電源電壓減去兩個開關 管的飽和壓降)。 電機的轉速與電機兩端的電壓成比例,而電機兩端的電壓與控制波形的占空比成正比,因此電機的速度與占空比成比例,占空比越大,電機轉得越快,當占空比α=1時,電機轉速最大。
PWM控制波形的實現可以通過模擬 電路或數字電路實現,例如用555搭成的觸發電路,但是,這種電路的占空比不能自動調節,不能用於自動控制小車的調 速。而目前使用的大多數單片機都可以直接輸出這種PWM波形,或通過時序模擬輸出,最適合小車的調速。我們使用的是凌陽公司的SPCE061單片機,它是16位單片機,頻率最高達到49MHz,可提供2路PWM 直接輸出,頻率可調,占空比16級可調,控制電機的調速范圍大,使用方便。SPCE061單片機有32個I/O口, 內部設有2個獨立的計數器,完全可以模擬任意頻率、占空比隨意調節的PWM信號輸出,用以控制電機調速。
在實際製作過程中,我們認為控制信號的頻率不需要太高,一般在400Hz以下為宜,占空比16級調節也完全可以滿足調速要求,並且在小車行進的過程中,占空比不應該太高,在直線前進和轉彎 的時候應該區別對待。若車速太快,則在 轉彎的時候,方向不易控制;而車速太慢,則很浪費時間。這時圖6可以根據具體情況慢慢調節。在2003年「簡易智能電動車」的實際製作中,我們的小車驅動信號的占空比一般在8/16以下。
3.通過軟體避免直通短路
從前面的分析可知,橋式驅動電路中,由於開關管有開通和關斷時間,因此存在上下橋臂直通短路的問題。直通短路的存在,容易使開關管發熱,嚴重時燒毀開關管,同時也增加了開關管的能量損耗,浪費了小車寶貴的能量。由於現在的許多集成驅動晶元內部已經內置了死區保護(如LMD18200),這里主要介紹的是利用開關管等分立元件以及沒有死區保護的集成晶元製作驅動電路時增加死區的方法。
死區時間的問題,只有在正轉變為反轉的時候才存在,而在正轉啟動或反轉啟動的時候並沒有,因此不需要修正。如果開關管的開通和關斷時間非常小,或者在硬體電路中增加延時環節,都可以降低開關管的損耗和發熱。當然,通過軟體避免直通短路是最好的辦法,它的操作簡單,控制靈活。通過軟體實現死區時間,就是在突然換向的時候,插入一個延時的環節,待開關管關斷之後,再開通應該開通的開關管。圖7為利用軟體修正死區時間的流程圖,在開關管每次換向的時候,不立即進行方向的切換,而是先使開關管關斷一段時間,使其完全關斷後再換向打開另外的開關管。這個關斷時間由單片機軟體延時實現。
4.總結
以上主要分析了電機的全橋式驅動電路,這是直流電機調速使用最多的調速方法。目前市場上有很多種電機驅動的集成電路,效率高,電路簡單,使用也比較廣泛,但是其驅動方法大多
八、 附錄:幾種IRF場效應管的參數
型號 極性 電壓(V) 電流(A) 導通電阻(Ohm)
IRF540N N 100 33 0.040
IRF9540 P -100 -19 0.200
IRF840 N 500 8 0.850
IRF3205 N 55 110 0.008
IRF530N N 100 17 0.090
IRF9530 P -100 -12 0.300