本文將探討PWM驅(qū)動有刷電機時的電流再生方法及PWM驅(qū)動有刷電機時的電流再生區(qū)別。

有刷電機的PWM驅(qū)動中的電流再生方法

在有刷電機的PWM驅(qū)動過程中，關(guān)斷區(qū)間的電流再生方法主要分為兩種。一種是等效短接有刷電機的兩個引腳。另一種是將電源的極性按照與導通區(qū)間相反的方向等效連接在有刷電機的兩個引腳上。下面具體介紹一下這兩種方法。

等效短接電機兩個引腳的再生方法

圖1為PWM驅(qū)動供給電流時(導通區(qū)間)和等效短接電機兩個引腳的電流再生方法的等效電路。這里省略了OFF的晶體管。

(a)供給電流時，Q1和Q4導通，電機接通電源。等效短接電機兩個引腳的方法有兩種。(b)在電流再生1的電路中，在(a)的狀態(tài)下將Q1關(guān)斷，斷開與電源的連接，使Q2導通，Q4保持導通，將電機的引腳間短接。(c)在電流再生2的電路中，同樣將Q1關(guān)斷，但Q2保持關(guān)斷，Q4也保持導通，電機電流經(jīng)由Q2的寄生二極管循環(huán)流動。 圖2為使用了這種將電機的兩個引腳端接的電流再生方法時的PWM工作波形。作為等效電路，(b)和(c)基本相同，所以波形也相同。為了更容易理解，電流波形峰值之間的變化繪制得比實際要大。

時間t為∞，即當電機發(fā)電電壓(Ec)為零時，穩(wěn)定狀態(tài)的電機平均電流值Iave如下： Iave=Ea?m/R??※Ea：電機電源電壓，m：導通占空比，R：電機等效電阻 因此，電機電源電壓Ea乘以導通占空比m而獲得的電壓被施加到電機。

將電源的極性按照與導通區(qū)間相反的方向等效連接在有刷電機兩個引腳上的再生方法

接下來是另一種再生方法，即將電源的極性按照與導通區(qū)間相反的方向等效連接在有刷電機兩個引腳上的再生方法，圖3是其等效電路。這種方法也分為兩種。

(d)在電流再生3的電路中，使Q1和Q4關(guān)斷，使Q2和Q3導通，并使導通區(qū)間與電機電源的極性相反。在該電路中，根據(jù)占空比，會流過反向電流。(e)在電流再生4的電路中，所有的晶體管關(guān)斷，但電流通過Q2和Q4的寄生二極管再生，等效施加在導通區(qū)間和電機電源的極性是相反的。由于干電路是通過二極管連接的，因此不會流過反向電流。 如(d)所示將電源的極性按照與導通區(qū)間相反的方向等效連接在有刷電機兩個引腳上進行電流再生并流過反向電流時，其電路的PWM工作波形如圖4所示。

在(d)的電路中，當再生電流達到零以下時，電流會沿相反的方向流動，因此導通比為50%，電機的平均電流變?yōu)榱?。當導通比?00%～50%時，平均電流沿某一方向流動;當導通比為50%～0%時，平均電流沿與大于50%時相反的方向流動。施加到電機上的等效電壓如下： 施加到電機的等效電壓=Ea?(m-50%)/50%??※Ea：電機電源電壓，m：導通比 接下來，如(e)的電路所示，進行電源反接的電流再生，圖5是無反向電流的電路的PWM工作波形。

在(e)的電路中，與導通區(qū)間相反的方向不會有電流流動，因此即使導通比為50%，平均電流也不會變?yōu)榱?，但如果使導通比小?50%，則平均電流會減少，并在0%時變?yōu)榱?。在電流瞬態(tài)波形中，當電流最小峰值大于零時，施加到電機上的等效電壓如下： 施加到電機的等效電壓=Ea?(m-50%)/50%??※Ea：電機電源電壓，m：導通比 無論哪種電路，由于存在寄生二極管的正向電壓，輸出晶體管 (MOSFET) 的高邊和低邊導通電阻也存在差異，因此實際施加的等效電壓都與根據(jù)所示公式計算得出的值略有不同。

小結(jié)

圖1-(b)和(c)等效短接電機兩個引腳的再生方法中，再生電流是逐漸緩慢衰減的;而圖3-(d)和(e)將電源極性按照與導通區(qū)間相反的方向等效連接在電機兩個引腳上的電流再生方法中，由于電流試圖反向流動的方向的電壓被施加到線圈，因此再生電流會急劇衰減。 至于在PWM驅(qū)動時施加到電機上的電壓，在等效短接電機兩個引腳的再生方法中，會施加大約“電源電壓×導通比”的電壓。而在將電源的極性按照與導通區(qū)間相反的方向等效連接在有刷電機兩個引腳上的再生方法中，將會施加約“電源電壓×(導通比-50%)/50%”的電壓 在將電源的極性按照與導通區(qū)間相反的方向等效連接在有刷電機兩個引腳上的再生方法中，在使(d)的輸出晶體管導通且反向連接電路中，電流會反向流動，因此當導通比低于50%時，電流反向流動。在使(e)的所有輸出晶體管都關(guān)斷且通過寄生二極管反向連接的電路中，不會流過反向電流，因此即使占空比小于 50%，流過的也是基于導通比的正向電流。

再生方法圖1-(b)和(c) 等效短接電機的兩個引腳圖3-(d)和(e) 對電機兩個引腳等效反接電源

再生電流的衰減平穩(wěn)急劇

在PWM驅(qū)動時施加到電機上的等效電壓Ea?mEa?(m-50%)/50%

在PWM驅(qū)動時的平均電流 ※電機發(fā)電電壓：Ec為零Ea?m/REa?(m-50%)/(50%?R) ※(d)允許電流反向流動，因此當m=50%時電流為零，當m<50%時流過負電流。 ※(e)沒有反向電流，因此即使m≤50%，也只有正電流流動。

※Ea：電機電源電壓，m：導通比，R：電機等效電阻

審核編輯：湯梓紅