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PWM驅(qū)動的電機恒流工作

發(fā)布時間:2021-09-02 來源:羅姆 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】電機的典型驅(qū)動方法包括電壓驅(qū)動、電流驅(qū)動以及PWM驅(qū)動。本文將介紹采用PWM驅(qū)動方式的恒流工作。首先介紹的是什么是PWM驅(qū)動的電機恒流工作,其次是PWM驅(qū)動電機恒流工作時電路的工作原理。
 
什么是PWM動的電機恒流工作?
 
當(dāng)以恒定的電流驅(qū)動電機時,電機會怎樣工作呢?當(dāng)以恒定電流驅(qū)動時,電機能以恒定轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)。電機的轉(zhuǎn)矩是轉(zhuǎn)矩常數(shù)乘以電機電流后獲得的值。換句話說,電機轉(zhuǎn)矩與電流成正比,所以如果電流恒定,轉(zhuǎn)矩也就恒定。
 
首先來看圖1,這是通過PWM驅(qū)動以恒定電流工作的電路示例。是一個帶有4個開關(guān)(在示例中以使用了MOSFET的H橋作為輸出段)的電機驅(qū)動器電路。更多關(guān)于H橋的信息,在Tech Web Motor的基礎(chǔ)知識中有詳細(xì)介紹,請參閱這里。
 
另外,PWM驅(qū)動原則上是通過脈沖的ON/OFF來發(fā)送所需功率的一種方法。脈沖的大?。妷海┖椭芷谑呛愣ǖ模ㄟ^調(diào)整ON時的脈沖寬度(時間)來控制要發(fā)送的功率。更多詳細(xì)信息,同樣請參閱這里的Tech Web Motor的基礎(chǔ)知識。
 
PWM驅(qū)動的電機恒流工作
 
下面來解釋所示電路的實際工作原理。
 
圖1是以正轉(zhuǎn)為前提的。在這種情況下,在這對MOSFET Q1和Q2中,Q1導(dǎo)通,Q2關(guān)斷,OUT1連接到電源電壓Ea,電流流過電機的正極。同時,在這對Q3和Q4中,Q3關(guān)斷,Q4導(dǎo)通,OUT2經(jīng)由驅(qū)動器RNF引腳的Rs連接到GND。這樣,電流從電源流向電機,電機處于通電狀態(tài)。
 
由于這里的目的是恒流工作,因此需要將電流控制為恒定電流,該工作由Rs和比較器完成。Rs是電流檢測電阻。比較器負(fù)責(zé)將Rs×電機電流所產(chǎn)生的電壓與施加到基準(zhǔn)電壓引腳Vref的基準(zhǔn)電壓進行比較。將基準(zhǔn)電壓設(shè)置為所需的恒定電流值×Rs。
 
當(dāng)電機電流因通電而逐漸增大直到Rs的檢測電壓超過Vref時,比較器將Q1關(guān)斷(Q2可保持關(guān)斷,也可導(dǎo)通),停止給電機通電。
 
當(dāng)停止通電時,電機的電流會試圖繼續(xù)流動,但會逐漸減小。然后,一定時間后,當(dāng)Q1再次導(dǎo)通、電機通電時,電機的電流又開始增大,當(dāng)Rs的檢測電壓超過Vref時,Q1再次關(guān)斷,停止通電。就這樣重復(fù)執(zhí)行這樣的動作。圖1中的驅(qū)動器會對OSC(振蕩器)的頻率進行計數(shù),并已設(shè)置了任意的關(guān)斷時間(toff)。工作波形如圖2所示。
 
PWM驅(qū)動的電機恒流工作
 
通過這種重復(fù)動作,流過以Vref除以Rs得到的電流值為頂點的三角波電流。如果將Q1的關(guān)斷時間(toff)設(shè)置的足夠小,則能夠以幾乎恒定的電流工作,即恒流工作。
 
以上是對PWM驅(qū)動的電機恒流工作的說明,但實際的PWM驅(qū)動還需要更微細(xì)的控制。例如,在停止通電、再生電流流動期間,Rs中沒有電流流過,因此當(dāng)重新通電時Rs中的電流變化會變大。
 
由于不可避免地存在寄生電感,因此這種電流的導(dǎo)通和關(guān)斷可能會導(dǎo)致RNF引腳產(chǎn)生波形所示的較大電壓噪聲(如圖2所示),或者流過對MOSFET的寄生電容進行充電的電流并導(dǎo)致超過Vref電壓。為了防止這些電壓噪聲引起的誤關(guān)斷動作,需要在PWM驅(qū)動上采取忽略短時間的峰值電流并設(shè)定不反應(yīng)的時間(tblnk),或者用濾波器來濾除PWM驅(qū)動噪聲等措施。
 
 
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