電機驅動器：H橋拓撲和方向控制

任何電子設備/機器中最常用的執(zhí)行器將是螺線管，氣動和液壓系統(tǒng)旁邊的電機。從手機內(nèi)部的簡單振動電機到CNC機床中的復雜步進電機，這些直流機床隨處可見。要使用微控制器或處理器控制電機，我們需要一種稱為電機驅動器或電機控制器的東西。根據(jù)電機類型和所需控制類型，電機驅動器的類型也會發(fā)生變化。在本文中，我們將僅關注直流電機以及如何使用具有最流行的H橋拓撲的電機驅動器來控制直流電機。這種技術將幫助我們驅動小型或大型直流電機，并控制其方向。

什么是電機驅動IC

電機驅動器IC是一種集成電路芯片，用作自主機器人和嵌入式電路中的電機控制裝置。電機驅動器無疑是使電機按照給定的指令或輸入(高和低)移動的東西。它監(jiān)聽來自控制器/處理器的低電壓，并控制需要高輸入電壓的實際電機。簡而言之，電機驅動IC根據(jù)從控制器接收的命令或指令來控制電機的方向。許多電機驅動器遵循不同的拓撲結構，在本文中，我們將重點介紹電機驅動IC中使用的流行H橋拓撲。

為什么我們需要電機驅動IC

隨著世界每天都在見證新技術，自主機器人就是其中之一。我們在自主機器人中使用這些IC主要是為了控制它們。與電機不同，微處理器在低電平電壓/電流下工作。微控制器的工作電壓為5V或3.3V，但一個像樣的直流電機需要5V或12V才能工作。

電機驅動IC器 在這種情況下，如果我們想為電機供電，我們需要高電壓。但我們知道微處理器輸出很低，它無法從其I/ O引腳提供足夠的功率來驅動電機。為了將這種電壓/電流從微處理器提供給電機，我們需要在電機和控制器之間安裝該電機驅動IC

電機驅動器的工作原理

電機驅動器接收來自微處理器的信號，最終將轉換后的信號傳輸?shù)诫姍C。它有兩個電壓引腳(VCC1和VCC2)，其中一個用于打開電機驅動器，另一個引腳用于通過該電機IC將電壓施加到電機上。該電機IC將根據(jù)從微處理器接收的輸入波連續(xù)切換輸出信號。 小型IC發(fā)送它接收到的信號，但它不會改變信號的值。例如，如果微處理器向驅動IC發(fā)送高電平輸入(1)，則驅動IC將傳遞相同的高電平(1)，盡管它是一個輸出引腳。H橋電路如下圖所示。四個開關將形成"H"形，這四個開關用于使能/禁用電源。

電機驅動電路

順時針方向旋轉

現(xiàn)在，在第一種情況下，當S1和S4開關關閉，S3和S2打開時，電壓將從S1開關傳遞到電機，然后傳遞到S4。因此，我們有一個完整的電路，允許電流通過S1和S4從V流向M。這種狀態(tài)在S1和S4開關條件下會短路。在這種情況下，電機將處于ON狀態(tài)，并且電機的方向將順時針旋轉。

逆時針方向旋轉

進入"下一步"狀態(tài)，當我們通過提供電壓輸入來啟用S3和S2時，S1和S4開關將關閉，電壓從S3和S2傳播。通過啟用兩個并聯(lián)開關，這也是一個正連接，但電機的旋轉將沿逆時針方向旋轉。

如何關閉電機(制動)

要關閉電機，我們可以關閉電壓源，也可以打開電機中的所有開關。請注意，您一次只能打開兩個并聯(lián)連接的交換機。而當我們關閉S1和S3開關時，電機只會接收到來自兩側的正信號，沒有方向發(fā)送接地信號。結果，電機將進入"失速"狀態(tài)。電機旋轉的方向將基于我們給出的輸入以及我們在電路中打開的開關。

電機驅動IC的優(yōu)點

高級功能和更好的性能

該電路易于操作。因此，我們可以使用輸入輕松控制機器人。

它也可用于自主和商業(yè)機器人。

電機處理大電流。由于這種電流，IC被加熱，我們需要一個散熱器來減少加熱。

我們在該電路中使用4個電容器，以避免在一個方向上使用電機時電壓波動，以及當我們采取相反方向時突然波動。這可以作為方向轉移器而不會丟失。

審核編輯：湯梓紅