MOS管直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)解析-KIA MOS管

MOS管直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路

一個(gè)簡(jiǎn)單的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路：如圖所示，用2個(gè)PMOS和4個(gè)NMOS可以組成只需要一個(gè)控制端的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。

工作原理：

當(dāng)Q6輸入為低電平時(shí)，Q6的GS不導(dǎo)通，Q5的G級(jí)為高電平，Q5導(dǎo)通，所以R2左側(cè)為低，Q1導(dǎo)通，Q6的D級(jí)為高電平，Q4導(dǎo)通，Q3不導(dǎo)通，Q2不導(dǎo)通，電流從Q1流過Q4，電機(jī)正轉(zhuǎn)。

當(dāng)Q6輸入為高電平時(shí)，Q6導(dǎo)通，R5左側(cè)為低電平，Q3導(dǎo)通，Q4不導(dǎo)通，Q5不導(dǎo)通，R2左側(cè)為高電平，Q2導(dǎo)通，Q1不導(dǎo)通，電流從Q3流過Q2，電機(jī)反轉(zhuǎn)。

如圖中N、S極下各根導(dǎo)體所受電磁力的方向，如圖中箭頭所示。電磁力對(duì)轉(zhuǎn)軸形成順時(shí)針方向的轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子而使其旋轉(zhuǎn)。

由于每個(gè)磁極下元件中電流方向不變，故此轉(zhuǎn)矩方向恒定，稱為直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩。如果直流電動(dòng)機(jī)軸上帶有負(fù)載，它便輸出機(jī)械能，可見直流電動(dòng)機(jī)是一種將電能夠轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的電氣裝置。

直流電動(dòng)機(jī)是可逆的，根據(jù)不同的外界條件而處于不同的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)外力作用使其旋轉(zhuǎn)，駛?cè)霗C(jī)械能時(shí)，電機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)，輸出電能;當(dāng)在電刷兩端施加電壓輸入電能時(shí)，電機(jī)處于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，帶動(dòng)負(fù)載旋轉(zhuǎn)輸出機(jī)械能。

目前斬波器大都采用既能控制其導(dǎo)通又能控制其關(guān)斷的全控型器件，如功率晶體管(GTR)、可關(guān)斷晶閘管(GTO)、場(chǎng)效應(yīng)管(MOS管)、絕緣柵雙極晶體管(IGBT )等。

電力晶體管的優(yōu)點(diǎn)是飽和壓降低、載流密度大，但是驅(qū)動(dòng)電流較大。

電力場(chǎng)效應(yīng)管是用柵極電壓來控制漏極電流的，因此它的一個(gè)顯著特點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、驅(qū)動(dòng)功率小、開關(guān)速度快、工作頻率高，但是電力MOSFET的電流容量小、耐壓低、導(dǎo)通壓降大，適用于小功率電力電子裝置。

由于功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Power MOSFET)是一種單極型電壓控制器件，具有開關(guān)速度快、高頻特性好、輸入阻抗高、驅(qū)動(dòng)功率小、熱穩(wěn)定性優(yōu)良、無二次擊穿問題、安全工作區(qū)寬和跨導(dǎo)線性度高等顯著特點(diǎn)，因而在各類中小功率開關(guān)電路中得到了廣泛的應(yīng)用。

因此直流電機(jī)控制系統(tǒng)使用功率MOS管作為功率開關(guān)器件。功率開關(guān)器件的選取非常關(guān)鍵，如果選擇的功率管容量、耐壓過大，則將大幅增加控制系統(tǒng)的成本;

如果功率管的耐壓及電流容量偏小，則在工作過程中經(jīng)常無端出現(xiàn)管子燒毀的現(xiàn)象。

純硬件原理樣機(jī)的主功率及其驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)設(shè)計(jì)方案采用DC-AC三相橋式逆變電路，24V主功率電路如圖所示:

續(xù)流二極管選用快速恢復(fù)二極管,額定電流為3A,額定電壓為40V恢復(fù)時(shí)間為10nS。

對(duì)輸入端和輸出端接有感性元件時(shí)，如控制接觸器的線圈等，則在它們兩端并聯(lián)續(xù)流二極管(直流電路)和阻容吸收電路，以抑制電路斷開時(shí)產(chǎn)生的電弧對(duì)功率電路的影響。

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