电机驱动详解--从原理到智能车驱动(DRV8701)

2023-10-27

目录

1.全H桥电路驱动电机原理

2.H桥工作模式

3.死区控制


1.全H桥电路驱动电机原理

 从上图可以看出,电路是由四个NMOS管,一个motor,以及VCC,GND所构成的。可以控制栅极的电平高低,来控制NMOS管的开通与关闭,所以可以通过控制四个栅极的状态来控制MOS管的开通与关断,从而达到控制电机正反转的效果。

2.H桥工作模式

正转模式

当Q1、Q4的栅极为高电平,Q2、Q3为低电平时,Q1,Q4导通,如下图所示,电机正向旋转。
在这里插入图片描述

反转模式

当Q2、Q3的栅极为高电平,Q1、Q4为低电平时,Q2,Q3导通,如下图所示,电机反向旋转。
在这里插入图片描述

在实际应用中,这样的电机驱动电路是不行的,电机是感性负载,在电路中电流不会发生突变。如果在断开电机两端所加的电压时,电机产生的反向电动势很有可能损坏FET。因此想让电机停下,除了断开供电,还要形成一个续流的回路,释放掉电机上的能量。会在MOS管的源极和漏极上并联一个寄生二极管,寄生二极管的方向和栅极方向相同,如下图:

3.死区控制

H桥中绝对不能出现同侧(左侧/右侧)的FET同时导通的情况,因为这样会导致电流不经过电机直接到地,形成短路!因此在状态切换时需要一步一步来,而集成H桥的芯片一般会在内部自动解决这个问题(利用死区控制),如下图所示:在正转和制动之间切换时,会有一个过渡状态(OFF)。
在这里插入图片描述

此处还需补充一个知识:MOS管的高端与低端驱动。简单来说,高端驱动即MOS管在负载的高电位一端;相反低端驱动即MOS管在负载的低电位一端。如上图所示:Q1、Q3为高端驱动,Q2、Q4为低端驱动。在H桥中也常常被称为上臂和下臂。

★此外,如果对MOS管原理有所了解,则可看出,打开高端NMOS所需的栅极电压会比打开低端NMOS所需的栅极电压大很多(要高于驱动电源电压)。(因为开启需要条件Vgs>Vth,而高端MOS导通后的源极电位较高,几乎接近电源电压,此时如果栅极电压仍为电源电压,则又关断)

★驱动电压越大,转速越快;电流越大,扭矩越大;

★当扭矩<负载时,电机转速会下降,电流上升从而增大扭矩。当负载非常大,电机带不动从而停止转动时(堵转),电流达到最大值,此时需特别注意,很有可能烧坏电机驱动。


死区控制和工作模式转载自一位大佬文章


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