直流电机的控制 1）直流电机的驱动电路

让直流电机转动其实很简单，只要给电机一个电压，电机就会正 转，电压反接之后电机就反转,如果想改变电机的速度,只需要调整输 入的电压就可以完成。但是如果我们想通过程序去控制电机的正转和 反转，并且可以调节速度，那应该怎么办呢？

如果我们仅仅是通过程序来控制电机的转和停，那么我们可以使 用一种简单的方法。可以使用单片机的 I/O 口来控制 5V 额定电压的 继电器。我们知道单片机的端口输出电流无法驱动继电器正常工作，

当然了，我们可以使用三极管放大电流的方式。我们也可以采用另外 一种简单的方法，将继电器的一端接+5V 电，另一端接单片机的输出 端口，这样我们就可以编程实现当单片机输出高电平的时候，继电器 断开，当输出低电平的时候，继电器工作。驱动继电器之后，我们就 可以用继电器形成回路来控制电机的通电与断电了。但是这种方法仅 仅可以实现电机的走和停，并不能解决方向运动和调速的问题。

如果想解决上述问题，最基本方法是使用 H 桥电路，电路基本原 理如图所示。

根据图我们可以跟容易的判断出当 A 和 D 关闭时，电机正转；

当 B 和 C 关闭时，电机反转。在实际的电路或者是芯片中是使用三极 管来替换开关，这样就可以使用电平的高低来控制电机的正反转，这 是 H 桥电路最基本的结构。明白了基本的原理，我们就可以来控制电 机了。但是在实际的应用中我们可以直接的应用芯片或者是集成模块 来控制，下面将重点介绍。

2）H 桥集成功放电路—L298

L298 是 SGS 公司的产品，比较常见的是 15 脚 Multiwatt 封装的 L298N，如图所示。内部同样包含 4 通道逻辑驱动电路，可以方便的

驱动两个直流电机，或一个两相步进电机。

L298 的内部框图如图所示：

L298 的引脚排列：

L298N 可接受标准 TTL 逻辑电平信号 VSS，VSS 可接 4．5～7 V 电 压。4 脚 VS 接电源电压，VS 电压范围为＋2．5～46 V。输出电流可 达 2A，可驱动电感性负载。1 脚和 15 脚下管的发射极分别单独引出 以便接入电流采样电阻，形成电流传感信号。L298 可驱动 2 个电动 机，OUT1，OUT2 和 OUT3，OUT4 之间可分别接电动机。连接方式如 图所示。

电路图中 D1-D8 为整流二极管,用来保护芯片,防止电机线圈在断 电时的反电动势损坏内部电路。1、15 脚是输出电流反馈引脚，与地 之间接检测电阻，用来控制负载电流。在通常使用中这两个引脚也可 以直接接地。

芯片的基本逻辑关系如图所示：

EA/EB INPUT1 INPUT2 INPUT3 INPUT4 电机 A 电机 B 均为 0 × × × × 静止 静止 均为 1 0 0 0 0 静止 静止 均为 1 0 1 0 1 正转 正转 均为 1 0 1 1 0 正转 反转 均为 1 1 0 1 0 反转 反转

通过上图我们就可以掌握用高低电平来控制电机转动的方式了。

如果我们想改变电机的运行速度，那么我们可以在 EA、EB 端口上输 入 PWM 脉冲即脉宽调制脉冲，这样就可以实现调速了。根据脉宽调 制的原理，控制电机的时候，电源并非是连续地向电机供电，而是在 一个特定的频率下以方波脉冲的形式提供电能。起到调节电机速度的 因素就是方波的占空比，即一个高电平持续的时间与真个脉冲周期的 比值。占空比为 0 时，实际电机是完全不能动的。当占空比为 100%

时，电机处于全速运动状态。所以对应于占空比为 50%时，电机处于 半速状态，也就是说若直流电机的供电信号是 24V 的占空比为 50%

的脉冲信号时，相当于 12V 的连续电压作用于电机上。当然实际上两 者并不是出现严格的现象关系，它还受到电机以及线圈等等很多因素

的影响。当然，PWM 脉宽调制的占空比也不能太低，否则会影响电 机整体的输出转矩和使用寿命。

3）L298 电机驱动模块

这里介绍一种模块化的电机驱动芯片，这种芯片将 L298 芯片嵌 入其中，可以达到很好的驱动较大功率直流电机或者是步进电机的目 的。该模块的某一款型号如图所示。

该芯片属于集成化的模块，使用也非常的简单，分为输入信号端 和输出信号端。输入端有十根信号端口，IN1、IN2、IN3 和 IN4 为信 号的输入端，ENA 和 ENB 控制 PWM 信号的输入端，+5V 和 GND 是芯 片的供电端口。模块的右端是输出端，OUT1、OUT2、OUT3 和 OUT4 可以分别驱动两个直流电机或者是一个步进电机，VCC 和 GND 是直 流电机的驱动电压，电压的范围是 5～40V。具体的控制方法为：

电机 旋转方

二极管、光敏三极管等等。其基本的电路原理图如图所示。

上图为数字式的光电耦合器。A 连结方式是同向输出，B 的连结 方式是反向输出。可以根据实际的情况设计电路。

4）ACJ-055-18 电机控制器简介

此电机控制器是 Copley 公司生产的电机控制器 ACJ 系列中的 055-18 型号。055 表示其最大承受电源电压为 55V，18 表示其支持的 峰值电流输出为 18A。如图 3-21 所示。

图 3-21 ACJ 电机控制器

用此种方法控制电机，精度比较高。如果想要达到比较高的精度 和灵活性，可以选用电机控制器进行控制，当然成本也想要的提高。