隨著嵌入式領(lǐng)域的快速發(fā)展,電機(jī)在控制領(lǐng)域使用的越來越廣泛,隨之而來的電機(jī)驅(qū)動電路,以及電機(jī)驅(qū)動芯片的產(chǎn)生和快速的發(fā)展,F(xiàn)在常用的電機(jī)驅(qū)動芯片有L293D、L298N、TA7257P、SN754410等。使用電機(jī)驅(qū)動芯片的優(yōu)勢在與:成本低廉、電路結(jié)構(gòu)簡單緊湊、使用方便、可靠性高等,因此,電機(jī)驅(qū)動芯片在控制系統(tǒng)中使用頻繁。
以電機(jī)驅(qū)動芯片L298N為例。L298N電機(jī)驅(qū)動芯片由意法半導(dǎo)體(STM)公司生產(chǎn)。有4路輸出,可以獨(dú)立控制兩路直流電機(jī)或一路四相步進(jìn)電機(jī)。電流輸出可達(dá)2A,峰值電流可達(dá)3A。電源電壓4.5V~46V,工作溫度-25℃~130℃,有較寬的工作電壓范圍和工作溫度。在一般的電機(jī)控制領(lǐng)域使用非常廣泛。
圖一:L298N雙H橋電路圖
L298N 是一種雙H橋電機(jī)驅(qū)動芯片,其中每個H橋可以提供2A的電流,功率部分的供電電壓范圍是2.5-48v,邏輯部分5v供電,接受5vTTL電平。一般情況下,功率部分的電壓應(yīng)大于6V否則芯片可能不能正常工作。
使用L298N電機(jī)驅(qū)動芯片驅(qū)動直流電機(jī)示例。
如圖二所示,在電路中P4接口接入兩路直流電機(jī)A和B,控制引腳INPUT1、INPUT2、ENA控制A組直流電機(jī),INPUT3、INPUT4、ENB控制B組直流電機(jī)。以A組直流電機(jī)為例,INPUT1、INPUT2引腳控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向,使能管腳ENA控制電機(jī)轉(zhuǎn)動與否,該管腳可接入PWM調(diào)制波形,可以實(shí)現(xiàn)對直流電機(jī)的功率控制,從而間接的控制了電機(jī)的轉(zhuǎn)速。B組電機(jī)控制方式與A組完全相同。
在直流電機(jī)控制過程中,使用PWM波形控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速,通過調(diào)制控制方波的占空比實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)輸出功率。PWM波形的頻率不宜太高,過高的頻率會提高電機(jī)的發(fā)熱率和阻抗。
圖二:L298N電機(jī)驅(qū)動電路
圖三:光耦隔離電路
同時電機(jī)啟動時,波形占空比過低,也會導(dǎo)致功率不足無法啟動的現(xiàn)象。
L298N使用多電源供電模式,其中VSS為控制端電源,本例程中為5V,VS為電機(jī)驅(qū)動端電源,最高可以達(dá)到48V,在實(shí)際使用過程中,VS電源電壓應(yīng)大于VSS。
本例程使用的控制芯片為STM32F1系列,其控制電壓為DC33V,因此有圖三電路。使用光耦開關(guān)將L298N控制電路與控制芯片的控制電路進(jìn)行了光電隔離。
從本例程中可以看出,使用電機(jī)驅(qū)動芯片設(shè)計(jì)電機(jī)驅(qū)動電路,可以極大的簡化電路和降低焊接成本。