一文解析有刷直流電機的PWM驅(qū)動

從本文開始，將介紹有刷直流電機的PWM驅(qū)動。近年來，直流電機的PWM驅(qū)動方式因其可以減少驅(qū)動器電源的功耗而應用越來越廣泛。

使用PWM輸出方式驅(qū)動有刷直流電機：PWM驅(qū)動的原理

除了用于電機驅(qū)動外，PWM（Pulse Width Modulation＝脈沖寬度調(diào)制）還廣泛應用于DC/DC轉(zhuǎn)換器和AC/DC轉(zhuǎn)換器等電源的功率轉(zhuǎn)換，并在很多領域得到廣泛使用。原則上，PWM是通過打開和關閉脈沖來發(fā)送所需功率的一種方法。脈沖的大小和周期是恒定的，通過調(diào)整打開時的脈沖寬度（時間）來控制要發(fā)送的功率。輸出電壓是對應于導通和脈沖周期的時間比=占空比的平均大小。

下面是有刷直流電機的PWM驅(qū)動原理示意圖。

電機用電機符號和電阻R+電感L +感應電壓Ec表示。當施加電壓時，電機電壓Ea被施加到電機的兩端，流過電機電流Ia。而當OFF時，電機引腳的兩端將短路。在這種狀態(tài)下將發(fā)生電流再生。由于線圈的電感起到保持電流的作用，因此當在相對于電感L和電阻R的時間常數(shù)足夠短的周期內(nèi)反復施加電壓并且電機兩端反復短路時，將流過恒定電流。

將該過程用H橋表示如下：

施加電壓時，SW1和SW4接通，SW2和SW3關斷，電機電流Ia的流向如灰色虛線所示。當關斷=電機兩端短路時，SW2和SW4接通，SW1和SW3斷開。

在這種情況下的電壓波形和電流波形如下：

電壓波形表明，在反復周期恒定的導通期間施加了電機電壓Ea，但在關斷（由于電機兩端短路引起的再生）期間沒有施加電機電壓Ea。通過反復執(zhí)行“導通時增加、關斷時減小的周期”，電流進入穩(wěn)定狀態(tài)。此時的平均電流Iave是通過將施加電壓Ea乘以占空比m并除以電阻R而獲得的值。舉一個簡單的例子，假設Ea = 12V，m為0.5（占空比50％），則為電機施加了6V電壓。因為僅在施加電壓時才從電源供給電流，所以電源的功耗將減少。

前面通過電機兩端短路的方法探討了關斷狀態(tài)（電流再生）相關的內(nèi)容。實際上，還有其他電流再生方法，每種方法都有不同的需要考慮的事項。下一篇文章將介紹有刷直流電機的PWM驅(qū)動中其他電流再生方法。

關鍵要點：

●有刷直流電機的PWM驅(qū)動會反復施加電壓和電流再生動作。

●有刷直流電機的PWM驅(qū)動有多種使用H橋進行電流再生的方法。

編輯：hfy