基于场效应管的大功率直流电机驱动电路设计

2011，38（4）

控制与应用技术EMCA

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基于场效应管的大功率直流电机驱动电路设计

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胡发焕，邱小童，蔡咸健

（1．江西理工大学机电工程学院，江西赣州341000；

2．江西理工大学应用科学学院，江西赣州341000）

摘

要：以增强型场效应管为核心，基于H桥脉宽调制（PWM）控制原理，利用光电隔离器设计了一种大

功率直流电机驱动控制电路，该电路能够很好地满足直流电机正、反转控制和调速的需要。试验表明该驱动驱动能力大、抗干扰能力强等特点。控制电路具有性能稳定、

关键词：H桥电路；脉宽调制；直流电机驱动器；功率型场效应管中图分类号：TM33

文献标志码：A

6540（2011）04-0021-04文章编号：1673-

DesignofHigh-PowerDirverforDCMotorBaseonMOSFET

HUFa-huan1，QIUXiao-tong2，CAIXian-jian1

（1．FacultyofMachineandElectricEngineering，JiangxiUniversityofScience

andTechnology，Ganzou341000，China；

2．FacultyofAppliedScience，JiangxiUniversityofScienceandTechnology，Ganzou341000，China）

Abstract：BaseonH-bridgePWMcontroltheory，withthecoreofNchannelpowerMOSFET，makeuseoflight-thecircuitcouldmeetwiththeneedofreverserotationandspeedelectionerdesignahigh-powerdriverforDCmotor，regulationforDCmotor．Experimentsshowedthatthedrivecircuithadcharacteristicsofreliableperformance，power-interferenceability．fuldriveenergy，stronganti-Keywords：H-bridgecircuit；pulsewidthmodulation（PWM）；DCmotordriver；powerMOSFET

0引言

的MCU等元件。以SANYO公司生产的STK6875

［1］

芯片为例，它的所需电压为12～42V，最大持续电流为5A，所需PWM频率为1～30kHz。经过测试，当PWM占空比超过0．85或频率低于1kHz时，其性能显著下降，芯片发热严重。该类芯片驱动信号的频率和占空比的局限性，使其性能受到很大限利用功率场效应管和光电隔离制。针对以上不足，

器设计了大功率直流电机驱动电路，该电路耐压50V，PWM占空比可以在0～1驱动电流达30A，之间调节，具有快速、精确、稳定且有电气隔离等优点，可直接与MCU连接，用PWM技术实现直流电机平稳调速控制。

长期以来，直流电机以其良好的线性特性、优异的控制性能等特点成为多数变速运动控制和闭环伺服控制系统的理想选择。随着计算机在控制高频开关技术、全控型第二代电力半导体器领域、

GTO、MOSFET等）的发展，件（GTR、及脉宽调制（PulseWidthModulation，PWM）直流调速技术的应用，直流电机得到广泛应用。为适应小型直流电机各半导体厂商推出了直流电机控制专的使用需求，

用集成电路，构成基于微程序控制器（Micropro-grammedControlUnit，MCU）控制的直流电机伺服外围电路简系统。这种集成电路的优点是集成化，

单，使用方便。但该电路也存在重大的不足：输出功率有限，不满足大功率场合的需求；由于采用了电荷泵电路，它必须采用PWM信号驱动，且PWM的频率和占空比有一定的限制；没有光电隔离电路，当驱动电路发生击穿等故障时会损坏与之相连

1直流电机驱动电路总体结构

直流电机驱动电路由电机驱动逻辑电路、光电

H桥功率驱动电路隔离电路、驱动信号放大电路、等4部分组成，如图1所示。电机驱动电路的主要

控制信号有电机转向控制信号Dir、电机转速控制

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