电动舵机功率MOS电机驱动电路分析与计算.doc

电动舵机功率MOS电机驱动电路分析与计算.doc电动舵机功率MOS电机驱动电路分析与计算摘要:由MOSFET开关组成的H电桥电路是电动机驱动电路的重要形式之一。本文阐述了该驱动电路的各个组成部分及相应功能,通过对实际控制电路各部分的具体分析,从电路内部详细研究了MOS电动机驱动电路。关键词:电动舵机功率MOS驱动电路中图分类号:TM33文献标识码:A文章编号:1672-3791(2012)10(a)-0130-021MOSFETH电桥电路功率MOS管又称功率场效应晶体管,是电压控制型器件。主要特点是电压控制,驱动功率小,输入阻抗高,功率增益高,开关的速度快,开关时间由寄生电容决定,因此其应用广泛。H电桥电路是电动机正转/逆转驱动电路结构中最为常见的一种形式,只用一个电源和四个开关的不同搭配来控制电机的各种工作形式[1]。将H电桥电路中的开关用功率MOS管代替,构成MOSFETH电桥电路(如图1所示)。H电桥中得S1和S3用P沟MOSFET源极接地型开关电路代替,S2和S4用N沟MOSFET源极接地型开关电路代替。由于P沟MOSFET管品种少及性能相比N沟器件差,下文中S1~S4均采用N沟MOSFET。2H电桥电动机驱动电路拟控制的电动机是15V/1A的小型DC电动机。电动机的驱动模式设定为由两个控制信号控制的4种模式。图2是电路框图。控制电路是由两个0V/5V的逻辑信号分别控制H电桥各开关形成4种驱动模式的部分。电源电路是为了驱动N沟MOSFET开关的电源部分,是DC-DC变换器升压电路。-,+。构造该电源电路的特点就是在内部制作了一个比H电桥电源电压高的电源VD,使电路更加简洁清晰。其原理图如图3所示。电路通过SW把直流变换为交流,上整流得到平滑的高电压。其中SW开关使用的是施密特触发变换器的方波振荡电路,得到占空比约50%的方波,在这里不作详细介绍。如图3所示,得出的新电源VD=VCC+VDD-2VF。。MOSFET的栅极是由NPN晶体管的发射极接地型开关电路驱动。+,就可以使Tr1和Tr3完全导通。发射极接地开关从逻辑上可认为是倒相器。所以在驱动Tr2和Tr4的电路中,组合倒相器使逻辑一致。驱动Tr1和Tr3的电路是把两个发射极接地性开关电路的集电极与集电极连接进行NOR运算[2]。这样,只有两个晶体管都截止时输出才为H。控制电路的逻辑如图5所示。