隨著電力電子技術(shù)以及新型永磁材料的發(fā)展，直流電機(jī)以其良好的線性特性以及優(yōu)異的控制性能等特點(diǎn)，在多數(shù)變速運(yùn)動(dòng)控制和閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)（如機(jī)器人、精密機(jī)床、汽車電子、家用電器以及工業(yè)過(guò)程等）領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。

目前，直流電機(jī)控制數(shù)字化已成為主流趨勢(shì)，而高性能的電機(jī)控制算法多數(shù)是通過(guò)主控芯片實(shí)現(xiàn)的，隨著高速度、多功能的數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）的出現(xiàn)，使得更復(fù)雜的電機(jī)控制策略得以實(shí)現(xiàn)。本文以TMS320F28335為主控芯片、IRF530為驅(qū)動(dòng)芯片、IR2110為驅(qū)動(dòng)控制芯片對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行了H橋驅(qū)動(dòng)控制設(shè)計(jì)，該控制達(dá)到了很好的效果，具有較高使用價(jià)值。

1、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理

直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式很多，現(xiàn)成的驅(qū)動(dòng)芯片有33886、L298N以及TB6539等，這些芯片都是基于H橋原理進(jìn)行控制的。如果設(shè)計(jì)一些大功率的驅(qū)動(dòng)，只能用分立元件自行搭接H橋驅(qū)動(dòng)。H橋驅(qū)動(dòng)電路能方便地實(shí)現(xiàn)電機(jī)的4象限運(yùn)行，其原理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。組成H橋驅(qū)動(dòng)電路的4只開(kāi)關(guān)管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，K1、K4為一組，K2、K3為一組，兩組開(kāi)關(guān)管工作狀態(tài)互補(bǔ)。當(dāng)K1、K4導(dǎo)通且K2、K3截止時(shí)，電機(jī)兩端加正向電壓實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)；當(dāng)K2、K3導(dǎo)通且K1、K4截止時(shí)，電機(jī)兩端加反向電壓實(shí)現(xiàn)電機(jī)的反轉(zhuǎn)。實(shí)際控制中，電機(jī)可以在4個(gè)象限之間切換運(yùn)行。電路中的4個(gè)二極管D1~D4為續(xù)流二極管，用來(lái)保護(hù)開(kāi)關(guān)元件。

2、硬件電路設(shè)計(jì)

硬件電路設(shè)計(jì)的整體思路是：用PWM波控制圖1中開(kāi)關(guān)K1、K4以及K2、K3通斷的方式來(lái)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，通過(guò)改變PWM波的占空比使電機(jī)得到不同的電壓，從而控制電機(jī)的速度。

2.1、開(kāi)關(guān)元件的選擇

開(kāi)關(guān)元件可選擇雙極型晶體管或場(chǎng)效應(yīng)管，由于功率場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制型元件，具有輸入阻抗大、開(kāi)關(guān)速度快、無(wú)二次擊穿等特點(diǎn)，能滿足高速開(kāi)關(guān)動(dòng)作的需求。本文設(shè)計(jì)中4個(gè)開(kāi)關(guān)均選用IR公司的N溝道增強(qiáng)型功率MOSFET管IRF530，其漏極電流為14A，并可以承受49A的單脈沖電流，最大電壓100V，其導(dǎo)通電阻不大于0.16Ω，滿足驅(qū)動(dòng)要求。

2.2、MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)器件的選擇

IR公司提供了多種橋式驅(qū)動(dòng)集成電路芯片，典型產(chǎn)品為IR2110。該芯片是一種雙通道、柵極驅(qū)動(dòng)、高壓高速功率器件的單片式集成驅(qū)動(dòng)模塊，由于芯片中采用了高度集成的電平轉(zhuǎn)換技術(shù)，大大簡(jiǎn)化了功率器件對(duì)邏輯電路的控制要求，同時(shí)提高了驅(qū)動(dòng)電路的可靠性。尤其是上管采用外部自舉電容上電，使得驅(qū)動(dòng)電源數(shù)目較其他IC驅(qū)動(dòng)大大減少。本次設(shè)計(jì)采用IR公司的IR2110作為驅(qū)動(dòng)芯片。