PWM控制電機轉速及電機正反轉的原理-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2022-10-26
我們可以做這樣的實驗，以24V直流電機為例，在電機兩端接上24V的直流電源，電機會以滿速轉動，如果將24V電壓降至2/3即16V，那么電機就會以滿速的2/3轉速運轉。由此可知，想要調節電機的轉速，只需要控制電機兩端的電壓即可。
以三極管作為驅動器件驅動小功率的電機，其電路原理圖如下圖所示。電機作為負載接在三極管的集電極上，基極由單片機控制。
直流電機調速原理圖
當單片機輸出高電平時，三極管導通，使得電機得電，從而滿速運行；當單片機輸出低電平時，三極管截止，電機兩端沒有電壓，電機停止轉動。那如何使電機兩端的電壓發生變化，進而控制電機的轉速呢？
只要單片機輸出占空比可調的方波，即PWM信號即可控制電機兩端的電壓發生變化，從而實現電機轉速的控制。
所謂PWM，就是脈沖寬度調制技術，其具有兩個很重要的參數：頻率和占空比。頻率，就是周期的倒數；占空比，就是高電平在一個周期內所占的比例。
PWM方波的示意圖如下圖所示。
PWM的基本參數
在上圖中，頻率F的值為1/(T1+T2)，占空比D的值為T1/(T1+T2)。通過改變單位時間內脈沖的個數可以實現調頻；通過改變占空比可以實現調壓。占空比越大，所得到的平均電壓也就越大，幅值也就越大；占空比越小，所得到的平均電壓也就越小，幅值也就越小。
PWM調壓演示
通過以上原理就可以知道，只要改變PWM信號的占空比，就可以改變直流電機兩端的平均電壓，從而實現直流電機的調速。
前文說過，改變電機兩端的電源極性可以改變電機的轉速，那么電路如何實現電機的正反轉調速呢？這需要通過H橋電路來實現。
H橋的電路原理如下圖所示。
H橋驅動電機電路
H橋電路由四個功率電子開關構成，可以是晶體管也可以是MOS管。電子開關兩兩構成橋臂，在同一時刻只要對角的兩個電子開關導通，另外兩個截止，且每個橋臂的上下管不能同時導通。通過這個電路就可以實現電機的正反轉調速。
要實現電機的正轉只需要做如下設置即可：
A控制端：高電平，控制三極管Q4導通；
B控制端：高電平，控制三極管Q3截止；
C控制端：低電平，控制三極管Q1導通；
D控制端：低電平，控制三極管Q2截止；
通過以上操作，即實現三極管Q2和Q3截止，三極管Q1和Q4導通，電流的流向如下：
VCC→Q1→電機→Q4→GND，實現了電機的正轉。
H橋驅動電機正轉調速電路
在這種情況下要實現電機轉速的調節，只需要給Q4的基極加載PWM信號即可。
要實現電機的反轉只需要做如下設置即可：
A控制端：低電平，控制三極管Q4截止；
B控制端：低電平，控制三極管Q3導通；
C控制端：高電平，控制三極管Q1截止；
D控制端：高電平，控制三極管Q2導通；
通過以上操作，即實現三極管Q1和Q4截止，三極管Q2和Q3導通，電流的流向如下：
VCC→Q3→電機→Q2→GND，實現了電機的反轉。
H橋驅動電機反轉調速電路
在這種情況下要實現電機轉速的調節，只需要給Q2的基極加載PWM信號即可。
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