什么是PWM動(dòng)的電機(jī)恒流工作?

 

當(dāng)以恒定的電流驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，電機(jī)會(huì)怎樣工作呢？當(dāng)以恒定電流驅(qū)動(dòng)時(shí)，電機(jī)能以恒定轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)。電機(jī)的轉(zhuǎn)矩是轉(zhuǎn)矩常數(shù)乘以電機(jī)電流后獲得的值。換句話說(shuō)，電機(jī)轉(zhuǎn)矩與電流成正比，所以如果電流恒定，轉(zhuǎn)矩也就恒定。

 

首先來(lái)看圖1，這是通過(guò)PWM驅(qū)動(dòng)以恒定電流工作的電路示例。是一個(gè)帶有4個(gè)開(kāi)關(guān)（在示例中以使用了MOSFET的H橋作為輸出段）的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電路。更多關(guān)于H橋的信息，在Tech Web Motor的基礎(chǔ)知識(shí)中有詳細(xì)介紹，請(qǐng)參閱這里。

 

另外，PWM驅(qū)動(dòng)原則上是通過(guò)脈沖的ON/OFF來(lái)發(fā)送所需功率的一種方法。脈沖的大小（電壓）和周期是恒定的，通過(guò)調(diào)整ON時(shí)的脈沖寬度（時(shí)間）來(lái)控制要發(fā)送的功率。更多詳細(xì)信息，同樣請(qǐng)參閱這里的Tech Web Motor的基礎(chǔ)知識(shí)。

 

 

下面來(lái)解釋所示電路的實(shí)際工作原理。

 

圖1是以正轉(zhuǎn)為前提的。在這種情況下，在這對(duì)MOSFET Q1和Q2中，Q1導(dǎo)通，Q2關(guān)斷，OUT1連接到電源電壓Ea，電流流過(guò)電機(jī)的正極。同時(shí)，在這對(duì)Q3和Q4中，Q3關(guān)斷，Q4導(dǎo)通，OUT2經(jīng)由驅(qū)動(dòng)器RNF引腳的Rs連接到GND。這樣，電流從電源流向電機(jī)，電機(jī)處于通電狀態(tài)。

 

由于這里的目的是恒流工作，因此需要將電流控制為恒定電流，該工作由Rs和比較器完成。Rs是電流檢測(cè)電阻。比較器負(fù)責(zé)將Rs×電機(jī)電流所產(chǎn)生的電壓與施加到基準(zhǔn)電壓引腳Vref的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。將基準(zhǔn)電壓設(shè)置為所需的恒定電流值×Rs。

 

當(dāng)電機(jī)電流因通電而逐漸增大直到Rs的檢測(cè)電壓超過(guò)Vref時(shí)，比較器將Q1關(guān)斷（Q2可保持關(guān)斷，也可導(dǎo)通），停止給電機(jī)通電。

 

當(dāng)停止通電時(shí)，電機(jī)的電流會(huì)試圖繼續(xù)流動(dòng)，但會(huì)逐漸減小。然后，一定時(shí)間后，當(dāng)Q1再次導(dǎo)通、電機(jī)通電時(shí)，電機(jī)的電流又開(kāi)始增大，當(dāng)Rs的檢測(cè)電壓超過(guò)Vref時(shí)，Q1再次關(guān)斷，停止通電。就這樣重復(fù)執(zhí)行這樣的動(dòng)作。圖1中的驅(qū)動(dòng)器會(huì)對(duì)OSC（振蕩器）的頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)，并已設(shè)置了任意的關(guān)斷時(shí)間（toff）。工作波形如圖2所示。

 

 

通過(guò)這種重復(fù)動(dòng)作，流過(guò)以Vref除以Rs得到的電流值為頂點(diǎn)的三角波電流。如果將Q1的關(guān)斷時(shí)間（toff）設(shè)置的足夠小，則能夠以幾乎恒定的電流工作，即恒流工作。

 

以上是對(duì)PWM驅(qū)動(dòng)的電機(jī)恒流工作的說(shuō)明，但實(shí)際的PWM驅(qū)動(dòng)還需要更微細(xì)的控制。例如，在停止通電、再生電流流動(dòng)期間，Rs中沒(méi)有電流流過(guò)，因此當(dāng)重新通電時(shí)Rs中的電流變化會(huì)變大。

 

由于不可避免地存在寄生電感，因此這種電流的導(dǎo)通和關(guān)斷可能會(huì)導(dǎo)致RNF引腳產(chǎn)生波形所示的較大電壓噪聲（如圖2所示），或者流過(guò)對(duì)MOSFET的寄生電容進(jìn)行充電的電流并導(dǎo)致超過(guò)Vref電壓。為了防止這些電壓噪聲引起的誤關(guān)斷動(dòng)作，需要在PWM驅(qū)動(dòng)上采取忽略短時(shí)間的峰值電流并設(shè)定不反應(yīng)的時(shí)間（tblnk），或者用濾波器來(lái)濾除PWM驅(qū)動(dòng)噪聲等措施。

 

 

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