直流电机PWM调速控制系统设计

电路设计

　　该控制系统的具体实现电路如图5所示。系统功率驱动选用MOSFET,其输入阻抗很高,可直接由晶体三极管驱动。TL494的13脚用来控制输出模式。在该系统中,选择将该端输入为低电平,这时TL494内触发器Q1和Q2不起作用,两路输出相同,其频率和振荡器频率相同、最大占空比为98%。

　4.H桥功率驱动原理与电路设计

　　驱动信号在经TL494的脉宽调制后,在直流电机控制中常用H桥电路作为驱动器的功率驱动电路。这种驱动电路可方便地实现直流电机的四象限运行，分别对应正转、正转制动、反转、反转制动。由于功率MOSFET是压控元件，具有输入阻抗大、开关速度快、无二次击穿现象等特点，满足高速开关动作需求，因此常用功率MOSFET构成H桥电路的桥臂。H桥电路中的4个功率MOSFET分别采用N沟道型和P沟道型，而P沟道功率MOSFET一般不用于下桥臂驱动电机，上下桥臂分别用2个P沟道功率MOSFET和2个N沟道功率MOSFET。其电路图如图6所示。

　图图中VCC为电机电源电压，，输出端并联一只小电容，用于降低感性元件电机产生的尖峰电压。4个二极管为续流二极管，可为线圈绕组提供续流回路。当电机正常运行时，驱动电流通过主开关管流过电机。当电机处于制动状态时，电机工作在发电状态，转子电流必须通过续流二极管流通，否则电机就会发热，严重时甚至烧毁。US来自TL494的输出，-US可通过对US反相获得。当US＞0时，VT1和VT4导通，US＜0时，VT2和VT3导通。

　　按照控制指令的不同情况，该功放电路及其所驱动的直流伺服电机可以有以下四种工作状态：

　　1）当UI＝0时，US的正负脉宽相等，直流分量为零，VT1和VT4的导通时间和VT2和VT3导通时间相等，通过电枢绕组中的平均电流为零，电动机不转。

　　2）当UI＞0时，US的正脉宽大于负脉宽，直流分量大于零，VT1和VT4的导通时间大于VT2和VT3导通时间，通过电枢绕组中的平均电流大于零，电动机正转,且随着UI增加，转速增加。

　　3)当UI＜0时，US的直流分量小于零，VT1和VT4的导通时间小于VT2和VT3导通时间，通过电枢绕组中的平均电流小于零，电动机反转，且反转转速随着UI的减小而增加。

　　4）当UI≤UTPP／2或UI≤-UTPP／2时，US为正或负的直流信号，VT1和VT4于或VT2和VT3始终导通，电机在最高转速下正转或反转。

　　结束语

　　本文所述的直流电机调速系统以TL494为核心，构成H桥双极式PWM直流电机调速系统，较好地实现了对直流电机的速度控制，并具有精度高、响应速度快、稳定性好等优点。从实际运用来看，TL494用于直流电机的PWM调速，不仅具有良好的性能，而且经济可靠，因而具有很大的实用价值。