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2022.06.08 馬達

使用PWM輸出方式驅動有刷直流馬達:BTL放大器輸入形式驅動

有刷直流馬達

重點:

・有刷直流馬達使用BTL放大器輸入形式的H橋PWM驅動中,利用VIN的電壓差來控制占空比。

・使用上述方法驅動有刷直流馬達時,如果有防止同時導通的電路,當占空比為0%或100%左右時,可能無法保持線性控制。

・使用上述方法驅動有刷直流馬達時,還應注意,第一級放大器、三角波振盪器和比較器均具有偏移量變化,因此占空比相對於輸入電壓存在偏差。

上一篇文章中以定電流驅動為例介紹了有刷直流馬達的PWM驅動方法。本文將介紹有刷直流馬達以BTL放大器輸入形式的PWM驅動。

使用PWM輸出方式驅動有刷直流馬達:
BTL放大器輸入形式驅動

同樣,首先請看電路範例。這是一個有刷直流馬達以BTL放大器的輸入形式進行PWM驅動的電路範例。BTL放大器輸入電路的工作原理在這裡也有介紹,請一併參考。

該驅動器在輸入電路中使用與BTL放大器相同的差分放大器配置來控制H橋。它配有以Vref為基準偏置點的差分輸入放大器,以及振幅為Vph-Vpl、且Vph和Vpl的中心值為Vref的三角波振盪器。透過由比較器將放大器的輸出和三角波進行比較並轉換為矩形波來生成PWM訊號。兩種矩形波輸出中,一種為反相波形(參見波形圖)。

當輸入(VIN1-VIN2)為零時,放大器輸出(AmpOut)的電壓與Vref相同,兩種輸出均變為50%的On Duty驅動,流經馬達的平均電流為零(參見右圖)。

當輸入(VIN1-VIN2)為正時,OUT1的On Duty大於50%,OUT2的On Duty小於50%,電流從OUT1流向OUT2。另外,當輸入(VIN1-VIN2)為負時,OUT1的On Duty小於50%,OUT2的On Duty大於50%,電流從OUT2流向OUT1。

假設第一級放大器的電壓增益為Gv,則透過VIN1-VIN2 =(Vph-Vref)/ Gv得出OUT1的On Duty為100%(H側全時導通),OUT2的On Duty為0%(L側全時導通)。

透過VIN1-VIN2 =(Vpl-Vref)/ Gv得出OUT1的On Duty為0%(L側全時導通),OUT2的On Duty為100%(H側全時導通)。

這種占空比控制有一些注意要點。這種結構也需要配備防止同時導通的電路,以確保高側電晶體和低側電晶體不會同時導通。如果有防止同時導通的電路,當占空比為0%或100%左右時,可能無法保持線性控制,因此需要確認其特性。另外還應注意,第一級放大器、三角波振盪器和比較器均具有偏移量變化,因此占空比相對於輸入電壓存在偏差。

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