微型电机及驱动电路简介9暑假培训ppt课件

1、微型电机及驱动电路简介魏勇2021年7月1 电机的种类电机是一种将电能转换成机械能的安装，在各个领域都有广泛的运用。电机有多种不同的类型，常见电机分类如下：控制电机控制电机电动机电动机信号电机信号电机电机电机发电机发电机功率电机功率电机伺服电机伺服电机步进电机步进电机力矩电机力矩电机无刷直流电机无刷直流电机直流电机直流电机交流电机交流电机交直两用电机交直两用电机直流发电机直流发电机交流发电机交流发电机速度信号电机速度信号电机位置信号电机位置信号电机1.1 直流电机的根本任务原理和构造1.1.1 直流电机的主要构造主磁极：产生恒定的气隙磁通，由铁心和励磁绕组构成主磁极：产生恒定的气隙磁通，由铁心

2、和励磁绕组构成换向磁极：改善换向。换向磁极：改善换向。电刷安装：与换向片配合电刷安装：与换向片配合, ,完成直流与交流的互换完成直流与交流的互换机座和端盖：起支撑和固定作用。机座和端盖：起支撑和固定作用。定子定子转子转子电枢铁心：主磁路的一部分，放置电枢绕组。电枢铁心：主磁路的一部分，放置电枢绕组。电枢绕组：由带绝缘的导线绕制而成，是电路部分。电枢绕组：由带绝缘的导线绕制而成，是电路部分。换向器：与电刷安装配合换向器：与电刷安装配合, ,完成直流与交流的互换完成直流与交流的互换转轴转轴轴承轴承1.1.2 直流电机的任务原理1.1 直流电机的根本任务原理和构造一、直流发电机任务原理 右图为直流发

3、电机的物理模型，N、S为定子磁极，abcd是固定在可旋转导磁圆柱体上的线圈，线圈连同导磁圆柱体称为电机的转子或电枢。线圈的首末端a、d衔接到两个相互绝缘并可随线圈一同旋转的换向片上。转子线圈与外电路的衔接是经过放置在换向片上固定不动的电刷进展的。直流发电机是将机械能转变成电能的旋转机械。直流发电机是将机械能转变成电能的旋转机械。二、直流电动机任务原理 把电刷A、B接到直流电源上，电刷A接正极，电刷B接负极。此时电枢线圈中将电流流过。 直流电动机是将电能转变成机械能的旋转机械。 在磁场作用下，N极性下导体ab受力方向从右向左，S 极下导体cd受力方向从左向右。该电磁力构成逆时针方向的电磁转矩。当

4、电磁转矩大于阻转矩时，电机转子逆时针方向旋转。直流电直流电动机的动机的任务原任务原理表示理表示图图:直流电动机直流电动机带减速器的直流电机普通直流电机直流电动机的调速方法n1、变电枢电压调速。这种方法具有启动力矩大，阻尼效果好，呼应速度快，线性度好等优点，运用较多。n2、变磁通调速。实践上是改动励磁磁场的大小，对于励磁电机来说，改动励磁电压可以进展变磁通调速。这种调速方式调速范围小，而且回使电机的机械特性变软，普通只作为变电枢电压调速的辅助方式。n3、串电阻调速。这种调速是坚持输入电压不变，在电枢回路中串入电阻来进展调速。这种方式引起电机的机械特性变软，功耗增大，普通运用不多。直流电机的驱动n

5、对直流电机进展调速和控制，需经过直流电机的驱动电路。驱动电路实践上就是一个大功率的放大器。n直流电机的驱动电路有线性放大驱动型和开关驱动型。直流电机的驱动一.线性放大驱动型：实践上是一个线性功放。处置器D/A线性功放电机控制信号驱动电压功率输出处置器输出的控制信号经D/A转换为电压信号，驱动器将这个信号进展线性功率放大后提供应电机。缺陷：由于驱动器上经过的电流和压降都比较大，因此这种驱动方式最大的缺陷是功耗大，效率低。优势：由于线性功放不存在高频的开关动作，因此输出电压平稳，与PWM等开关驱动方式相比，电磁干扰和噪声要小得多。直流电机的驱动 二.开关驱动型：利用大功率晶体管的开关作用。处置器光

6、电隔离大功率晶体管电机PWM信号PWM信号功率输出晶体管将恒定的直流电源转换成一定的方波电压加在电机电枢上。优点：与线性驱动方式不同，该方式下，晶体管任务在开关形状。当器件导通时，器件的电流很大但压降却很小；器件关断时，压降很大电流却很小。因此这种驱动方式功耗小，效率高。经过控制开关的频率和脉宽，可以对电机的转动进展控制。直流电机的驱动-PWM方式PWM是一种开关驱动方式，是直流电机最重要也是最常用的驱动控制方式。采样控制实际中有一个重要结论：冲量相等而外形不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果根本一样，这正是PWM控制技术的实际根底。直流电机的驱动-PWM方式PWM全称是脉冲宽度调制。采

7、用PWM进展电机的调速控制，实践上是坚持加在电机电枢上的脉冲电压频率不变，调理其脉冲宽度。电机是一个惯性环节，它的电枢电流和转速均不能突变，很高频率的PWM波加在电机上，效果相当于施加一个恒定电压的直流电，这个电压可以由脉冲的宽度调理。围绕PWM还有许多其他的调速方式，如PFM(脉冲频率调理)、SPWM、随机PWM等。直流电机的驱动-PWM方式PWMPWM等价表示图等价表示图直流电机的驱动电路-H桥PWM驱动方式易于与处置器接口，运用简单，性能较好。相应的驱动电路有多种方式，最常用的一种是H桥电路。H桥驱动电路原理 一、一、H H桥驱动电路桥驱动电路 图中所示为一个典型的直流电机控制电路。电路

8、得名于图中所示为一个典型的直流电机控制电路。电路得名于“H H桥驱动电路是由于它的外形酷似字母桥驱动电路是由于它的外形酷似字母H H。4 4个三极管组成个三极管组成H H的的4 4条垂直腿，而电机就是条垂直腿，而电机就是H H中的横杠留意：该图只是表示图，中的横杠留意：该图只是表示图，而不是完好的电路图，其中三极管的驱动电路没有画出来。而不是完好的电路图，其中三极管的驱动电路没有画出来。图所示，图所示，H H桥式电机驱动电路包括桥式电机驱动电路包括4 4个三极管和一个电机。个三极管和一个电机。要使电机运转，必需导通对角线上的一对三极管。根据不同三要使电机运转，必需导通对角线上的一对三极管。根据

9、不同三极管对的导通情况，电流能够会从左至右或从右至左流过电机，极管对的导通情况，电流能够会从左至右或从右至左流过电机，从而控制电机的转向。从而控制电机的转向。要使电机运转，必需使对角线上的一对三极管导通。例如，如以下图所示，当Q1管和Q4管导通时，电流就从电源正极经Q1从左至右穿过电机，然后再经Q4回到电源负极。按图中电流箭头所示，该流向的电流将驱动电机顺时针转动。当三极管Q1和Q4导通时，电流将从左至右流过电机，从而驱动电机按特定方向转动电机周围的箭头指示为顺时针方向。H桥驱动电路原理 H桥电路驱动电机顺时针转动以下图所示为另一对三极管Q2和Q3导通的情况，电流将从右至左流过电机。当三极管Q

10、2和Q3导通时，电流将从右至左流过电机，从而驱动电机沿另一方向转动电机周围的箭头表示为逆时针方向。H桥驱动电路原理 H桥电路驱动电机逆时针转动二、使能控制和方向逻辑二、使能控制和方向逻辑 驱动电机时，保证驱动电机时，保证H H桥上两个同侧的三极管不会同时导桥上两个同侧的三极管不会同时导通非常重要。假设三极管通非常重要。假设三极管Q1Q1和和Q2Q2同时导通，那么电流就会从同时导通，那么电流就会从正极穿过两个三极管直接回到负极。此时，电路中除了三极正极穿过两个三极管直接回到负极。此时，电路中除了三极管外没有其他任何负载，因此电路上的电流就能够到达最大管外没有其他任何负载，因此电路上的电流就能够到

11、达最大值该电流仅受电源性能限制，甚至烧坏三极管。基于上值该电流仅受电源性能限制，甚至烧坏三极管。基于上述缘由，在实践驱动电路中通常要用硬件电路方便地控制三述缘由，在实践驱动电路中通常要用硬件电路方便地控制三极管的开关。极管的开关。 H桥驱动电路原理 以下图就是基于这种思索的改良电路，它在根本H桥电路的根底上添加了4个与门和2个非门。4个与门同一个“使能导通讯号相接，这样，用这一个信号就能控制整个电路的开关。而2个非门经过提供一种方向输人，可以保证任何时候在H桥的同侧腿上都只需一个三极管能导通。与本节前面的表示图一样，以下图所示也不是一个完好的电路图，特别是图中与门和三极管直接衔接是不能正常任务

12、的。H桥驱动电路原理 具有使能控制和方向逻辑的H桥电路采用以上方法，电机的运转就只需求用三个信号控制：两个方向信号和一个使能信号。假设DIRL信号为0，DIRR信号为1，并且使能信号是1，那么三极管Q1和Q4导通，电流从左至右流经电机如下图；假设DIRL信号变为1，而DIRR信号变为0，那么Q2和Q3将导通，电流那么反向流过电机。 使能信号与方向信号的运用H桥驱动电路原理 实践运用的时候，用分立元件制造H桥是很费事的，好在如今市面上有很多封装好的H桥集成电路，接上电源、电机和控制信号就可以运用了，在额定的电压和电流内运用非常方便可靠。比如常用的L293D、L298N、MC33886、TA725

13、7P、SN754410等。H桥驱动电路原理 实践H桥电路L298是著名的SGS公司的产品，内部包含4通道逻辑驱动电路，具有两套H桥电路。L298内置两个H桥，每个桥提供1A的额定任务电流，和最大3A的峰值电流。它能驱动的马达不超越可乐罐大小。H桥驱动芯片-L298 H桥驱动芯片-L298 L298电路原理图H桥驱动芯片-L298 H桥驱动芯片-L298 H桥驱动芯片-L298 n电机驱动的几点心得：n1.电机供电最好和单片机供电独立开来，中间加光耦隔离。防止电机经过回路干扰单片机。假设非要共用一个电源，那也要采取一些措施模拟地和数字地单点共地，采用0欧电阻或磁珠衔接；n2.元件件的参数要留一定的富有量，保证能可靠任务。IC器件VCC加104电容高频滤波；n3.PCB布线强弱电分开，尽量远离走线；H桥驱动芯片-L298 H桥驱动芯片-MC33886H桥驱动芯片-MC33886H桥驱动芯片-MC33886H桥驱动芯片-MC33886H桥驱动芯片-MC33886步进电机及驱动步进电动机一、步进电动机的组成和种类1、步进电动机的构造组成：2、步进电动机的种类：励磁式转子有绕组反响式转子无绕组混合式永磁感应子式转子无绕组有磁钢二、步进电动机的任务原理1、构造分析转子2、任务原理错位错位电机转动的任务原理电机转动的任务原理总结：错齿是步进电动机旋转的根本缘由