直流電機控制原理,直流電機控制器電路原理圖-KIA MOS管

直流電機控制原理

直流電機控制將直流電源的電能轉(zhuǎn)換為機械能的機電裝置。它通過控制電流方向和大小，來改變電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。

直流電機控制的基本原理可以歸納為電流控制和轉(zhuǎn)矩控制。在電流控制方面，采用調(diào)節(jié)電機輸入電流的方法來實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的控制。

其中，調(diào)節(jié)輸入電流的大小可以通過改變電源電壓、電阻、或者采用PWM(脈寬調(diào)制）技術(shù)進(jìn)行控制。

而在轉(zhuǎn)矩控制方面，通過改變電機的電勢(反電勢)來控制電機的轉(zhuǎn)矩輸出。直流電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩與輸入電流之間存在一定的數(shù)學(xué)關(guān)系。

通常情況下，直流電機的轉(zhuǎn)速與輸入電壓成正比，轉(zhuǎn)矩與輸入電流成正比。因此，在控制直流電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩時，可以通過調(diào)節(jié)輸入電壓和電流的大小來實現(xiàn)。

直流電機控制器電路原理圖

直流電機控制器的基本功能：速度控制、方向控制、電流限制、欠壓保護(hù)、電機運行狀態(tài)檢測等。

控制電路通常由一個電子控制器、一個電源和一個電機組成，電子控制器通常采用微控制器、單片機、邏輯門電路等控制元件，根據(jù)輸入信號，通過PWM（脈寬調(diào)制）控制電壓大小、頻率、占空比等參數(shù)的變化，從而調(diào)節(jié)電機的運行狀態(tài)。

直流電機控制器可以分為無刷電機和有刷電機控制器，其中，有刷電機控制器通過改變電機和電源之間的電流和電壓來控制電機的轉(zhuǎn)速、方向和啟停。而無刷電機控制器則可以實現(xiàn)更加精細(xì)的控制。

直流電機控制器廣泛應(yīng)用于各種機器和設(shè)備中，在機床、印刷、風(fēng)機、壓縮機、輸送機等領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用。同時，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，直流電機控制器在電動汽車、太陽能和風(fēng)能轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用。

采用NE555的直流電機控制器電路圖

這里顯示了使用 NE555 的簡單直流電機控制器電路。這里已經(jīng)發(fā)布了許多直流電機速度控制路，但這是第一個使用 NE555 定時器 IC 的電路。除了控制電機速度之外，還可以使用該電路改變其旋轉(zhuǎn)方向。

該電路的核心是基于定時器NE555的PWM電路。 NE555 作為一個非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器接線，其占空比可以通過改變 POT R1 來調(diào)整。 IC1 的輸出耦合至晶體管 Q1 的基極，晶體管 Q1 根據(jù)其基極提供的 PWM 信號驅(qū)動電機。占空比越高，電機的平均電壓就會越高，從而導(dǎo)致電機速度越高，反之亦然。直流電機方向的改變是通過使用 DPDT 開關(guān) S1 來實現(xiàn)的，該開關(guān)在應(yīng)用中僅切換應(yīng)用于電機的極性。

使用LM3578的直流電機速度控制器電路圖

直流電機速度控制電路采用IC LM3578開關(guān)穩(wěn)壓器設(shè)計，該IC可用于DC到DC電壓轉(zhuǎn)換，例如降壓、升壓和逆變應(yīng)用。

LM3578A可輕松適應(yīng)各種直流到直流電壓轉(zhuǎn)換設(shè)置，包括降壓、升壓和反相配置。值得注意的是其獨特的比較器輸入級，具有用于反相和非反相輸入的單獨引腳，以及每個輸入的內(nèi)部 1.0V 參考電壓。

這一特性簡化了電路設(shè)計和 PCB 布局。輸出支持高達(dá) 750 mA 的電流，擁有集電極和發(fā)射極輸出引腳，增強了設(shè)計靈活性。外部電流限制端子可適應(yīng)接地或 Vin 端子，具體取決于應(yīng)用。

此外，LM3578A 還集成了一個板載振蕩器，有助于輕松調(diào)整開關(guān)頻率（從 <1 Hz 到 100 KHz）與單個外部電容器。該 IC 采用 PDIP/SOIC 封裝，工作電壓范圍為 2V 至 40V。

直流電機與直流電源和輸出驅(qū)動器 IRF 540 MOSFET 連接，二極管 D1 提供反電動勢保護(hù)，MOSFET 柵極端子由 LM 3578 引腳 5 的輸出信號驅(qū)動，引腳 8、7 和引腳 6 短接LM3578 的 1、3 腳與地電源連接在一起，C1、C2、R2 元件連接在引腳 1、3 和地之間，LM3578 的引腳 2 與 R1 和可變電阻 VR1 連接，通過改變 VR1 可以改變直流電機的轉(zhuǎn)速。

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