直流有刷电机的驱动电路设计 (B108)

流年如梦

• 为什么要用驱动
  
• mos管的工作原理
  
• H桥的工作原理
  
• L298N模块的使用方法
  
• 程序编写与动手试验
  

1.为什么要用驱动

单片机的IO口的电流输出能力一般在20mA左右.那么P=UI=3v3*20mA=66mW.而我们所选用的电机的额定功率在150w左右.很显然,66w的驱动能力是无法推动150w的负载的.所以单片机IO口输出的PWM信号,必须经过功率放大才能驱动电机.今天我们就来搭建一个驱动电路.我们这里选用的是一款常用的直流电机的驱动模块.它的主芯片是L298N,配合一些二极管和电容等等元件.




2.mos管的工作原理

在介绍驱动芯片的工作原理之前那,我想先介绍一下驱动电路的基本工作原理.其核心就是给电机提供一个大功率的电源.务必要超过电机的额定功率.然后电路里增加一个MOS管作为电机开关,方便把电源提供的恒定为24v的直流电压变成PWM脉冲.最后通过单片机产生的PWM信号控制,控制MOS管的G极,这样就形成了高电压大功率的PWM驱动脉冲.MO是管在这里的主要作用就是起到一个电子开关的作用.


3.H桥的工作原理

在L298的内部有8个MOS管,(可能不是MOS管,暂先认为是MOS管)其中4个一组,组成一个H形状的电路,也称之为H桥驱动电路.既然一个MOS管就能解决驱动功率不够的问题,那为什么这里要用到4个MOS管呢?


这是因为H桥可以改变负载电机的电流方向.改变流经电机的电流方向.如下图所示,当Q1和Q4导通,Q2和Q3截至时,电流自电机的左端流到电机的右端.当Q2和Q3导通,Q1和Q4截至时,电流自电机的右端流到电机的左端.


4.L298N模块的使用方法

(1)在L298N驱动芯片，它内部用两个H桥电路。我们分别称之为A和B。
(2)A电路分别有3个控制端口,分别是EnA,In1,In2.B电路分别有3个控制端口分别是EnA,In3,In4.


(3)我们先看左半边的A桥电路.EnA做为PWM信号的输入端,In1和In2高点电平组合控制H桥的电流流向.3个引脚通过与门实现逻辑控制电路.归纳如下:

• (1)当In1和In2全0时,上桥臂的Q1和Q2截止,电流关断,电路停止工作.
  
• (2)当In1和In2全1时,下桥臂的Q3和Q4截止,电流关断,电路也停止工作.
  
• (3)当In1=0,In2=1时,Q2和Q3导通,Q1和Q4截止,电流从out2端流入电机,从out1端流出电机.
  
• (4)当In1=1,In2=0时,Q2和Q3截止,Q1和Q4导通,电流从out1端流入电机,从out2端流出电机.
  

5.程序编写与动手试验

5.1硬件连线

• (1)配置两个I/O口作为in1和in2的输入端.
  
• (2)PA8 连接 EnA端
  
• (3)电源连接24v开关电源.
  
• (4)out1,out2连接电机
  

5.2编程

in1固定为高电平;
in2固定为低电平;
其它接上节课程序,ADC控制PWM.
5.3试验视频





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