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2022.05.25 馬達

使用PWM輸出方式驅動有刷直流馬達:H橋定電流驅動

有刷直流馬達

重點:

・有刷直流馬達H橋PWM定電流驅動的一種方法是使用電流檢測電阻檢測馬達電流,並透過比較器將其與基準電壓進行比較的PWM控制方法。

・在使用上述方法驅動有刷直流馬達時,由於電流檢測電阻中會產生較大的電流變化,因此可能會產生雜訊電壓並引發誤動作。

・在使用上述方法驅動有刷直流馬達時,有一種透過設定空白時間來抑制誤動作的方法。

有刷直流馬達的PWM驅動方法有幾種。本文將介紹有刷直流馬達PWM驅動方法的H橋定電流驅動。

使用PWM輸出方式驅動有刷直流馬達:H橋定電流驅動

這是有刷直流馬達PWM的定電流驅動電路範例。這是普通的驅動器電路,可以使用內建的比較器進行馬達電流的ON/OFF控制,即PWM控制。

連接到功率電晶體(MOSFET)的GND側(RNF引腳)的電阻Rs是用來檢測電流的電阻。內建的比較器會對該Rs產生的電壓與基準電壓設定引腳(Vref)的電壓進行比較。當RNF引腳電壓超過Vref電壓時,比較器的輸出變為L,並會關斷供給電流的電源側的功率電晶體。在供給或停止電流時,電晶體的ON/OFF狀態會因工作模式(例如正轉或反轉)而異,但是不管怎樣,都將由Vref、Rs和比較器來負責是否使電流流過馬達的切換。

關斷時間(toff)透過對振盪器(OSC)頻率進行計數的方法來設定,在關斷期間內電流會再生。當過了設定的關斷時間時,已關斷的功率電晶體將再次導通並供給電流。透過重複該過程,可以透過以Vref電壓÷Rs值為峰值電流(Ipeak)的定電流控制使馬達旋轉。右圖是表示馬達電流、Rs電流和RNF電壓的波形。

需要注意的是,由於在再生電流流動期間Rs中沒有電流流過,因此在電流重新供給時,Rs中會產生較大的電流變化,可能會因寄生電感而產生較大的電壓雜訊,或功率電晶體的寄生電容的充電電流流過並超過Vref電壓。

需要設定很短的空白時間(tblnk),來避免功率電晶體因該電壓雜訊而不進行OFF動作。空白時間的設定需要注意不僅要避免電流ON/OFF時的電壓雜訊引發誤動作,還要避免切換馬達旋轉狀態時的電壓雜訊引發誤動作。空白時間可以透過驅動IC進行最佳化或調整。

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