一、 直流电机驱动电路的规划政策

       在直流电机驱动电路的规划中，首要考虑一下几点：

       1. 功用：电机是单向还是双向滚动?需不需求调速?对于单向的电机驱动，只需用一个大功率三极管或场效应管或继电器直接带动电机即可，当电机需求双向滚动时，可以运用由4个功率元件组成的H桥电路或许运用一个双刀双掷的继电器。假设不需求调速，只需运用继电器即可;但假设需求调速，可以运用三极管，场效应管等开关元件完结PWM(脉冲宽度调制)调速。

       2. 性能：对于PWM调速的电机驱动电路，首要有以下性能指标。

       1)输出电流和电压规模，它决定着电路能驱动多大功率的电机。

       2)功率，高的功率不仅意味着节省电源，也会削减驱动电路的发热。要进步电路的功率，可以从保证功率器件的开关作业状况和避免共态导通(H桥或推挽电路或许出现的一个问题，即两个功率器件一同导通使电源短路)入手。

       3)对控制输入端的影响。功率电路对其输入端应有出色的信号隔绝，避免有高电压大电流进入主控电路，这可以用高的输入阻抗或许光电耦合器完结隔绝。

       4)对电源的影响。共态导通可以引起电源电压的瞬间下降构成高频电源污染;大的电流或许导致地线电位起浮。

       5)可靠性。电机驱动电路应该尽或许做到，不管加上何种控制信号，何种无源负载，电路都是安全的橫流风机。

       1.输入与电平转化部分：

       输入信号线由DATA引进，1脚是地线，其他是信号线。注意1脚对地连接了一个2K欧的电阻。当驱动板与单片机别离供电时，这个电阻可以供应信号电流回流的通路。当驱动板与单片机共用一组电源时，这个电阻可以避免大电流沿着连线流入单片机主板的地线构成烦扰。或许说，相当于把驱动板的地线与单片机的地线离隔，完结“一点接地”。

       高速运放KF347(也可以用TL084)的效果是比较器，把输入逻辑信号同来自指示灯和一个二极管的2.7V基准电压比较，转化成挨近功率电源电压起伏的方波信号。KF347的输入电压规模不能挨近负电源电压，否则会犯错。因此在运放输入端增加了避免电压规模溢出的二极管。输入端的两个电阻一个用来限流，一个用来在输入悬空时把输入端拉到低电平。

       不能用LM339或其他任何开路输出的比较器代替运放，因为开路输出的高电平状况输出阻抗在1千欧以上，压降较大，后边一级的三极管将无法截止橫流风机。

       2.栅极驱动部分：

       后边三极管和电阻，稳压管组成的电路进一步放大信号，驱动场效应管的栅极并运用场效应管自身的栅极电容(大约1000pF)进行延时，避免H桥上下两臂的场效应管一同导通(“共态导通”)构成电源短路。

       当运放输出端为低电平(约为1V至2V,不能完全抵达零)时，下面的三极管截止，场效应管导通。上面的三极管导通，场效应管截止,输出为高电平。当运放输出端为高电平(约为VCC-(1V至2V),不能完全抵达VCC)时，下面的三极管导通，场效应管截止。上面的三极管截止，场效应管导通,输出为低电平。

       上面的分析是静态的，下面评论开关转化的动态进程：三极管导通电阻远小于2千欧，因此三极管由截止转化到导通时场效应管栅极电容上的电荷可以灵敏开释，场效应管灵敏截止。但是三极管由导通转化到截止时场效应管栅极经过2千欧电阻充电却需求必定的时间。相应的，场效应管由导通转化到截止的速度要比由截止转化到导通的速度快。假设两个三极管的开关动作是一同发生的，这个电路可以让上下两臂的场效应管先断后通，消除共态导通现象。

       实践上，运放输出电压变化需求必定的时间，这段时间内运放输出电压处于正负电源电压之间的中心值。这时两个三极管一同导通，场效应管就一同截止了。所以实践的电路比这种理想情况还要安全一些。

       场效应管栅极的12V稳压二极管用于避免场效应管栅极过压击穿。一般的场效应管栅极的耐压是18V或20V，直接加上24V电压将会击穿，散热风扇因此这个稳压二极管不能用一般的二极管代替，但是可以用2千欧的电阻代替，相同能得到12V的分压。

       3.场效应管输出部分：

       散热风扇大功率场效应管内部在源极和漏极之间反向并联有二极管，接成H桥运用时，相当于输出端现已并联了消除电压尖峰用的四个二极管，因此这里就没有外接二极管。输出端并联一个小电容(out1和out2之间)对下降电机发生的尖峰电压有必定的利益，但是在运用PWM时有发生尖峰电流的副效果，因此容量不宜过大。在运用小功率电机时这个电容可以省略。假设加这个电容的话，必定要用高耐压的，一般的瓷片电容或许会出现击穿短路的故障。

      散热风扇 输出端并联的由电阻和发光二极管,电容组成的电路指示电机的滚动方向.风机防护网

       4.性能指标：

       电源电压15~30 V,最大继续输出电流5A/每个电机，短时间(10秒)可以抵达10A,PWM频率最高可以用到30KHz(一般用1到10KHz)。电路板包括4个逻辑上独立的，输出端两两接成H桥的功率放大单元，可以直接用单片机控制。完结电机的双向滚动和调速。

       5.布线：

       大电流线路要尽量的短粗，而且尽量避免经过过孔，必定要经过过孔的话要把过孔做大一些(>1mm)而且在焊盘上做一圈小的过孔，在焊接时用焊锡填满，否则或许会烧断。别的，假设运用了稳压管，场效应管源极对电源和地的导线要尽或许的短粗，否则在大电流时，这段导线上的压降或许会经过正偏的稳压管和导通的三极管将其焚毁。在一开始的规划中，NMOS管的源极于地之间从前接入一个0.15欧的电阻用来检测电流，这个电阻就成了不断焚毁板子的元凶巨恶。当然假设把稳压管换成电阻就不存在这个问题了。

       在2004年的Robocon比赛中，咱们首要选用了这个电路用以电机驱动。散热风扇风机防护网

       二、 低压驱动电路的简易栅极驱动

       一般功率场效应管的最高栅源电压为20V左右，所以在24V使用中要保证栅源电压不能超过20V，增加了电路的复杂程度。但在12V或更低电压的使用中，电路就可以大大简化风机防护网。

       左图就是一个12V驱动桥的一边，上面电路的三极管部分被两个二极管和两个电阻代替。(注意，跟上图逻辑是反的)因为场效应管栅极电容的存在，经过R3，R4向栅极电容充电使场效应管推延导通;而经过二极管直接将栅极电容放电使场效应管当即截止，然后避免了共态导通。

       这个电路要求在IN端输入的是边沿峻峭的方波脉冲，因此控制信号从单片机或许其他开路输出的设备接入后，要经过施密特触发器(比方555)或许推挽输出的高速比较器才能接到IN端。假设输入边沿过缓，二极管延时电路也就失去了效果。

       R3，R4的选取与IN信号边际升降速度有关，信号边沿越峻峭，R3，R4可以选的越小，开关速度也就可以做的越快。Robocon比赛运用的升压电路(原理相似)中，IN前用的是555。

       三、 边际延时驱动电路

       在前级逻辑电路里，有意地对控制PMOS的下降沿和控制NMOS的上升沿进行延时，再整构成方波，也可以避免场效应管的共态导通。别的，这样做可以使后级的栅极驱动电路简化，可以是低阻推挽驱动栅极，不用考虑栅极电容，可以较好的习气不同的场效应管。2003年Robocon比赛选用的就是这种驱动电路。

       这个栅极驱动电路由两级三极管组成：前级供应驱动场效应管栅极所需的正确电压，后级是一级射极跟从器，下降输出阻抗，消除栅极电容的影响。为了保证不共态导通，输入的边际要比较陡，上述先延时再整形的电路就可以做到。

       四、 其它驱动电路（继电器+半导体功率器件的主见）

       继电器有着电流大，作业稳定的利益，可以大大简化驱动电路的规划。在需求完结调速的电机驱动电路中，也可以充分运用继电器。有一个计划就是运用继电器来控制电流方历来改变电机转向，而用单个的特大电流场效应管(比方IRF3205，一般只需N型特大电流的管子)来完结PWM调速,如下右图所示。这样是完结特别大电流驱动的一个方法。换向的继电器要运用双刀双掷型的，接线如下左图,线圈接线如下中图：