微型直流電機調速原理及正反轉原理

　　微型直流電機在日常生生活中應用廣泛，如電動(dòng)螺絲刀、電動(dòng)玩具汽車(chē)、電動(dòng)牙刷、剃須刀、美容儀等都會(huì )用到微型直流電機，直流電機能通過(guò)把電能轉化為機械能來(lái)驅動(dòng)電子產(chǎn)品運轉。在微型直流電機應用中，有的產(chǎn)品需要對直流電機轉速控制調節，有的需要正反轉，它人是如何實(shí)現這些控制的呢？下面我們來(lái)了解微型直流電機的轉速調節與正反轉原理。

　　直流電機連接上直流電源之后，便會(huì )開(kāi)始轉動(dòng)，電源反接便會(huì )反向轉動(dòng)，這些都是基本常識，但是在微型直流電機應用中，需要直流電機在不同的轉速下工作，這樣該如何操作？

　　首先，我們先了解微型直流電機的調速原理，以12V微型直流電機為例，我們在直流電機上接入12V的直流電，電機便會(huì )滿(mǎn)速度轉動(dòng)，在以前的文章中我們提過(guò)，電壓越大轉速就會(huì )越快，反之就會(huì )越慢，同理，我們如果將12V的電壓降至6V，那么直流電機就會(huì )已1/2的速度運轉（例如：12V轉速為7000轉，那么6V為3500轉）。所以想要控制直流電機的轉速只需要控制電壓即可

　　我們把三極管做為驅動(dòng)器來(lái)驅動(dòng)微型直流電機，那么，微型電機作為負載接在三極管的集電極上，基極由單片機控制。如圖所示（M代表電機）

　　當三極管導通，電壓輸出高時(shí)，直流電機通電時(shí)，便高速運轉，當輸出電壓低時(shí)，三極管便會(huì )截止，直流電機兩端就沒(méi)有電壓，電機便會(huì )停止轉動(dòng)。我們可以利用PWM信號即可控制直流電機電壓，可實(shí)現控制直流電機的轉速。

　　PWM：脈沖寬度調制技術(shù)，頻率與占空比是非常重要的兩個(gè)參數。

　　頻率：周期的倒數；

　　占空比：高電壓在一個(gè)周期內所占的比例。

　　從圖中可以看出，頻率（F）的值為1/(T1+T2)，占空比（D）的值為T1/（T1+T2），可以通過(guò)改變脈沖個(gè)數調頻，改變占空比來(lái)調壓。因為占空比越大，平均電壓也會(huì )越大，幅度也越大，同理，占空比越小，所得到的平均電壓就越小，幅度也越就會(huì )越小。

　　所以我們只要改變PWM的占空比就能改變微型直流電機兩端的平均電壓，這樣就實(shí)現了對直流電機的調速。

　　除了調速之外，像汽車(chē)玩具、電動(dòng)螺絲刀等工具需要進(jìn)行正反轉調速，前面提過(guò)直流電機線(xiàn)路反接就可進(jìn)行反轉，但是在實(shí)際應用中，就需要通過(guò)H橋電路的方法來(lái)實(shí)現正反轉調速。電路原理如圖所示

　　從上圖中可以看到，H橋電路是由4個(gè)功率電子開(kāi)關(guān)組成（可以為晶體管或MOS管），電子開(kāi)關(guān)兩兩構成橋臂，在同一時(shí)間，只要對角的兩個(gè)電子開(kāi)關(guān)導通另外兩個(gè)截止，且每個(gè)橋臂的上下管不能同時(shí)導通。通過(guò)這個(gè)電路就可以實(shí)現電機的正反轉調速。

　　如果要實(shí)現直流電機正反轉調速，需要設置

　　A控制端：高電平，控制三極管R4導通；

　　B控制端：高電平，控制三極管R3截止；

　　C控制端：低電平，控制三極管R1導通；

　　D控制端：低電平，控制三極管R2截止；

　　通過(guò)以上操作，即實(shí)現三極管R2和R3截止，三極管R1和R4導通，電流的流向為：VCC→R1→直流電機→R4→GND，實(shí)現直流電機的正轉。如圖

　　只需要給R4加載PWM信號即可實(shí)現電機轉速的調節

　　同理，直流電機反轉調速設置

　　A控制端：低電平，控制三極管R4截止；

　　B控制端：低電平，控制三極管R3導通；

　　C控制端：高電平，控制三極管R1截止；

　　D控制端：高電平，控制三極管R2導通；

　　通過(guò)以上操作，即實(shí)現三極管R1和R4截止，三極管R2和R3導通，電流的流向為：VCC→R3→直流電機→R2→GND，實(shí)現電機的反轉。

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