在ROS学习平台中常常使用到的直流电机控制原理与驱动电路

  在使用ROS机器人构建地图的过程中，需要在房间内自主运行，采集地图信息。这个过程中需要控制电机的正反转，电机的转速，以适应机器人直行，转弯等动作。

  正反转控制原理有刷电机的正反转非常简单，只需要交换电机供电线正负极，便可以实现电机正反转控制。在自动控制系统中，我们不可能手动去不停交换电机正负极供电顺序，需要使用程序配合硬件电路去实现。

  如下图所示，使用4个功率管（可以为MOS管或者IGBT）搭建成桥式电路，在桥臂中心引出两根导线，连接到电机的供电引脚上。

  当使用单片机控制Q2,Q3导通，Q1,Q4截止时。电流经过过电源正极，经过Q3，电机线流到GND。假设这种状态时电机正转。

  当使用单片机控制Q1,Q4导通，Q2,Q3截止时。电流经过过电源正极，经过Q1，电机线流到GND。假设这种状态时电机反转。

  通过桥式电路的两种状态切换便可以轻松实现电机正反转控制。对于有刷电机的正反转控制还可以使用2个继电器简单实现，但是这种方式不便于调速控制，这里就不介绍了。

  从公式中可以看出电机转速n和供电电压成正比。所以通过改变电机供电电压可以达到到调速的目的。

  在电力电子中可以通过PWM波控制开关管导通与关闭来调制直流电压。并且调制电压满足关系Vout=D*Vin,式中D为PWM波的占空比，等于在一个PWM周期内高电平持续的时间与PWM周期的比值。

  调速方法：在进行晶体管控制时，可以选择不同的三种斩波方式HPWM-LON,HON-LPWM,PWM-ON-PWM。我通常使用的为HPWM-LON方式即上管PWM，下管导通。

  H桥电路采用4颗大电流NMOS管，栅极100欧姆电阻起到抑制浪涌电流的作用，10K电阻组成栅源寄生电容泄放回路，栅极二极管提供一个低阻抗MOS管关断路径，加快MOS管关断。（电路中元件参数看根据实际PCB进行调整）

  半桥驱动电路，当MOS管栅源电压高于阈值电压时MOS管开始导通，IRF3710的阈值电压为4V。但是只是使用4V电压进行驱动MOS管时，MOS管Rds比较大，MOS管不能流过过大电流，如下图所示：

  从图中可以看出，随着栅源电压的增大MOS管的通流能力也就随着增大。所以在驱动器设计过程中，我使用了12V电源作为MOS管的驱动，当MOS管导通时，MOS能够有很小的Rds,使MOS管有更大的通流能力。

  电路中C7作为自举电容，当驱动H桥电路中的上桥臂时，由于上桥MOS管源级踩在较高的电压上（24V），所以MOS管G极电压应该比源极高12V时才能够导通（Vgs=36V）,这里利用电容两端电压不能突变的特性，半桥驱动芯片内部电路将MOS管栅极抬升至36V，此时MOS栅源电压满足导通条件。由于自举电容C7需要不断地间隔进行充电，也就导致了此种电路PWM占空比不能达到100%，在编程时需要特别注意。

  光偶隔离电路，使用光耦器件将驱动器与主控进行电气隔离，防止电机驱动器对主控制器的干扰。关键字：编辑：什么鱼 引用地址：在ROS学习平台中常常使用到的直流电机控制原理与驱动电路

  0 引言 以往的直流电机调速系统通常采用单片机或 DSP 进行控制，而单片机需要使用大量的外围电路，且系统的可升级性差，如更换控制器，往往要对整个软硬件进行重新设计，可重用性不高。而采用DSP作为主要控制器，如果碰到处理多任务系统时，一片DSP不能胜任，这时就需要再扩展一片DSP或者FPGA芯片来辅助控制，从而实行双芯片控制模式。但这样做，既增加了两个处理器之间同步和通信的负担，又使系统实时性变坏，延长系统开发时间。基于以上此类问题，本文提出了采用Altera公司推出的NiosⅡ软核来控制直流电机调速系统，它的好处在于Ni-osⅡ属于软核处理器，可以直接通过软件形式扩展成双核乃至多核，无需外加芯片；再者NiosⅡ软核处

  PID调速控制系统设计与应用方案 /

  东芝电子元件及存储装置株式会社（“东芝”）宣布，推出其有刷直流电机驱动器IC系列产品的最新成员“TB67H450FNG”。新产品最大额定值为50V／3.5A ，能以宽泛的工作电压驱动电机。此外，该产品采用兼容引脚分配的小型HSOP8表面贴装进行封装，适用性更强。已开始量产。 TB67H450FNG产品示意图 TB67H450FNG产品示意图 新IC能在4.5V至44V的供电电压下驱动有刷电机。它支持多种类型的应用，包括USB供电、电池供电和工业12至36V供电设备。此外，TB67H450FNG还具备3.5A电流驱动能力，可用于真空扫地机器人、冰箱和其他家电的电机驱动，以及办公设备、ATM机等多种应用。 为了满足

  驱动器IC /

  0 引言 随着固态照明工业领域的兴起与不断改进，发光二极管（LED） 因其具有高效、节能、寿命长、环保等特点，已成为现今照明技术的可选方案，并逐渐被应用于照明。促使人们关注LED 照明技术的一个关键因素是，其大大降低了能源的消耗，并可实现长期可靠的工作。有理由相信，这种新型的固态照明，必将带来人类照明领域的第三次革命。 当然，采用LED 照明，首先需要考虑的是其亮度、成本以及寿命。由于影响LED 寿命的主要原因是其频繁启动瞬间的电流冲击，外界的各种浪涌脉冲，以及正常工作时的电流限制等，本电路综合了这些因素，从电路设计上尽量避免大电流对LED 照明灯具的冲击，并将其工作电流稳定在某一范围内，解决了目前LE

  LED灯具 有高效、可靠、低耗能等特点，有着非常广泛的用途，常用来做 照明 、显示、信号灯等等。 但由于 LED 使用环境的复杂性，尤其是当LED是用在户外时，其驱动电路非常容易遭受到过电压和过电流的冲击而造成故障或损坏，引发不必要的财产损失甚至是人员伤亡，因此在设计 LED驱动 电路时必须要充分考虑并做好保护措施，从而提高电路的可靠性，降低故障发生率， 下面就LED驱动电路的防护进行简单的探讨。 LED驱动电路一般由几个部分构成， 包括AC输入、整流,、DC/DC转换、等模块， 根据各个模块电压和电流及可能遭受到的浪涌情况的不同需要分开来做有针对的防护。 1、LED驱动电路浪涌保护应用 在交流电源AC输入

  浪涌保护应用 /

  / 函数名称： check_ACK // 函数功能： 主机应答位检查子程序，迫使数据传输过程结束 //-------------------------------------------------------------------------------------------------- void check_ACK(void) { SDA = 1; // 将p1.0设置成输入，必须先向端口写1 SCL = 1; F0 = 0; if(SDA == 1) // 若SDA=1表明非应答，置位非应答标志F0 F0 = 1; SCL = 0; } //---------------

  5G1413S小功率NPN达林顿晶体管阵列集成电路最高输出电压典型值为35V,最小值为25V,集电极最大输出电流80MA,箝位二极管反向击穿电压典型值80V,最小值为25V,反向漏电流50UA,最大耗散功率50MW.

  图 /

  现代工业生产中，电动机是主要的驱动设备，目前在直流电动机拖动系统中已大量采用晶闸管(即可控硅)装置向电动机供电的KZ—D拖动系统，取代了笨重的发电动一电动机的F—D系统，又伴随着电子技术的高度发展，促使直流电机调速逐步从模拟化向数字化转变，特别是单片机技术的应用，使直流电机调速技术又进入到一个新的阶段，智能化、高可靠性已成为它发展的趋势。本调速系统采用PIC16F874单片机作为中心处理器，充分利用了PIC16F874单片机捕捉、比较、模/数转换模块的特点作为触发电路，其优点是：结构简单，能与主电路同步，能平稳移相且有足够的移相范围，控制角调整量可达10000步，能够实现电机的无级平滑控制，脉冲前沿陡且有足够的幅值，脉宽可设定，稳

  无级调速系统方案 /

  某工程试验点火装置，为满足狭小空间下，不同阻值爆炸桥丝的引燃工作，要求纹波小、输出可调，体积小和高可靠的开关稳压电源。基本要求是输入AC220V，输出DC0～100V连续可调，最大输出电流100A，低频纹波Vrms≤O．1％，电压调整率≤0．5％，稳定度≤0．1％的开关电源。设计思想主要服从可靠、体积两方面要求。在综合分析了现有的软硬开关变换器电源技术后，采用了脉宽调制变换器的形式设计，好处是简单可靠。通过对电源的供电环节、反馈控制、吸收电路、元器件选取与制作以及工艺结构等方面优化设计，解决了大电流下的输出纹波大、输出大范围调节下电源稳定性差、炸管和振荡等问题，研制出了合格的电源。 1 电源主电路 电源主电路如图1

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