电机驱动硬件电路分析

1、简介

电机：俗称“马达”，为英语motor的音译，即为电动机、发动机。工作原理为通过通电线圈在磁场中受力转动带动起动机转子旋转，转子上的小齿轮带动发动机飞轮旋转。

电机的种类也有很多，包括直流有刷电机、无刷电机、步进电机、伺服电动机。电机的参数也有很多，感兴趣的朋友可以自己在网上搜一下，这里就不赘述。

本文主要对电机驱动的硬件电路进行分析。通过电路的设计，我们可以控制电机的启转动与停止。

2、基本工作原理

当我们对电机的转动方向没有要求时，即：电机不需要正反转（单向旋转），简单一个三极管（或MOS管）就可以实现电机单向控速。

当我们对电机的转动方向有要求时，即：电机需要正反转（双向旋转），就需要四个三极管（或MOS管）来进行控制，如下图，其形状类似于字母“H”，所以也叫H桥，四个三极管所在的位置也叫“桥臂”。

简述工作原理

当Q1、Q4闭合，Q2、Q3断开，电流路径为①：VCC→Q1→M→Q4→GND，此时电机旋转，设该旋转方向为正方向。

当Q2、Q3闭合，Q1、Q4断开，电流路径为②：VCC→Q3→M→Q2→GND，此时电机旋转，设该旋转方向为反方向。

当Q1、Q2闭合或Q3、Q4闭合时，电源直接对地短路，管子将会炸裂，这种情况一定要避免，所以一定要预留足够的死区时间。

要控制电机的正反转，我们需要控制4个开关管，那怎么驱动这四个开关管呢？

可用半桥驱动芯片IR2104S，推荐电路如下图，它可以用来控制H桥一侧的管子：

由于H桥有四个开关管，所以需要用两片IR2104S，就可以完成H桥控制电路的设计，参考电路如下图。

查看内部框图，该芯片内部设置了死区时间，所以同一桥臂的上下管不会直接导通。

用芯片来驱动，当然稳定可靠，但是价格偏贵，一颗芯片4元，两颗需要8元。

为了降本，我们可以用分立元器件来搭建一个H桥驱动电路，成本不到芯片的一半。芯片方案咱们就一笔带过，分立元器件电路才是本文讲解的重点。

审核编辑：汤梓红