直流電機驅動電路可以封裝在小模塊中，如圖所示

顧名思義，電機驅動器用于驅動電機并控制其速度以及旋轉方向。電機驅動器 IC 的核心是電流放大器，負責為電機提供所需的功率。然而，術語“電機驅動器”也可以統稱為電機驅動系統，旨在控制各種電機的動作。這些系統也可以由分立元件構建，特別是在需要更高功率時。在本文中，我們將研究系統級的電機驅動電路，其中驅動器組件與電機和控制電路集成到同一個系統中。驅動部分本身通常是具有特定驅動配置的橋式電路；我們將在本文中介紹這些驅動配置。01高級直流電機驅動電路電機驅動電路和系統將多個組件集成到單個封裝或組件中。完整的系統中，電機驅動器包括下圖所示的一組功能塊。

微控制器部分在驅動電路開始運行時觸發，它主要處理從驅動電路接收到的數據，如關于位置或速度的反饋（例如使用電機旋轉變壓器）。驅動器電路包括激勵驅動所需的所有電路，但如果驅動電路可以在邏輯電平上觸發，則可以由微控制器直接提供激勵。在具有中等功率輸出的 MOSFET 電機驅動器電路中可能會出現這種情況。02H橋電機驅動拓撲最常見的直流電機驅動電路拓撲是 H 橋電路。該電路如下圖所示，以它的 H 形拓撲為其命名。通過控制電路中每個 MOSFET 中驅動電流的方向，直流電機可以使用 H 橋在順時針或逆時針方向上運行。

MOSFET 是用于實現 H 橋設計的最常見組件。接通 Q1 和 Q4 會使電機沿一個方向運行，而接通 Q2 和 Q3 會使電機沿相反方向運行。相同的驅動電路可以使用脈寬調制 (PWM)進行操作，這使得可以在電機運行期間動態控制電機的速度。03帶控制器的替代電機驅動器H 橋驅動電路由將 PWM 或類似數字控制輸入連接到 MOSFET 柵極的電子元件電路組成。它有兩個主要功能：

通過將輸入電壓轉換為適當的電平來驅動柵極。

提供足夠量的電流以快速對柵極進行充電和放電。

此外，一些驅動電路還具有其他特點，例如：

驅動模式決定了如何將輸入命令轉換為驅動門的信號。

包含額外的安全功能，例如過流保護。

調節 FET 開啟和關閉的時間長度。

下表和圖片總結了常見的驅動器控制器電路。此時值得一提的是，低邊使用的所有 MOSFET 都是 N 型的，但 P型和 N型MOSFET都可以用于高邊。

04H橋電機驅動器設計中的挑戰雖然設計基于 H 橋的電機驅動器的過程乍一看似乎很容易，但并非沒有困難，特別是在電路設計階段或固件開發階段。在 H 橋電路中，FET 以對角線模式打開和關閉，但這種切換不能在所有 FET 之間同時發生。

終止時間：總會有一個時間點，所有晶體管都會打開。如果頂部和底部開關都打開，則會出現電壓和功率的瞬間損失，或者可能發生短路。可以使用終止時間來防止這種情況發生。這是 H 橋中所有 FET 開啟的短暫時間。終止時間允許程序員延遲打開最頂部的開關，直到最底部的開關關閉。

PWM 頻率：設計電機驅動器時必須正確設置的另一個關鍵要素是 PWM 頻率。在較低頻率下會損失更多功率。但是，如果 PWM 頻率太高，微控制器可能難以在所需的偏置下提供必要的 PWM 信號。此外，柵極驅動器和晶體管開關可能由于與高頻率開關不兼容而失效。所以必須在固件中設置正確的 PWM 頻率，以保證電機控制器的正常運行。

EMI：最后，極端EMI也是某些類型的電機可能出現的問題，例如有刷直流電機。這是由換向器的頻繁切換引起的，這會將噪聲注入附近的組件。在極端情況下，傳導電流會損壞附近的組件。濾波器和鐵氧體通常用于屏蔽可能吸收這種 EMI 的電纜，尤其是在大部分功率集中的較低頻率下。

05H橋電機驅動電路的MOSFET選擇如果要在電機驅動電路中使用 MOSFET，它們應該具有一些重要的參數：

高電壓和電流處理能力

低導通電阻

盡可能低的引線電感

引線電感和 PCB 布局對于確定驅動路徑上的總電感都很重要。在啟動期間，過大的電感會導致驅動電路中的欠阻尼振蕩，從而損壞或毀壞 MOSFET。因此，MOSFET 需要做瞬態電壓保護。這可以像一個TVS 二極管和一個與柵極串聯的小電阻一樣簡單，并且應該在電機兩端放置一個快速恢復二極管。

總結

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