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实 用 文 档57 3.7 功率驱动电路3.7.1 直流电机驱动接口电路1、直流电机电枢的调速原理根据电机学可知，直流电机转速n 的表达式为：ｎ= （Ｕ—ＩＲ） / （ＫΦ ）(3.7.1) 式中 Ｕ——电枢端电压；Ｉ——电枢电流；Ｒ——电枢电路总电阻；Φ ——每极磁通量；Ｋ——电动机结构参数。由式 (3.7.1) 可知，直流电动机的转速控制方法可分为两大类：对励磁磁通进行控制的励磁控制法， 和对电枢电压进行控制的电枢控制法。其中励磁控制法在低速时受磁极饱和的限制，在高速时受换向火花和换向器结构强度的限制， 并且励磁线圈电感较大， 动态响应较差，所以这种控制方法较少使用。现在，大多数应用场合都使用电枢电压控制法。本节介绍的是在保证励磁恒定不变的情况下，采用 PWM 来实现直流电动机的调速方法。在对直流电动机电枢电压的控制和驱动中，半导体功率器件在使实 用 文 档58 用上可以分为两种方式： 线性放大驱动方式和开关驱动方式。在线性放大驱动方式，半导体功率器件工作在线性区，优点是：控制原理简单，输出波动小，线性好，对邻近电路干扰小。但是功率器件工作在线性区，效率低和散热问题严重。 开关驱动方式是使半导体功率器件工作在开关状态， 通过脉宽调制 （PWM ）来控制电动机的电枢电压，从而实现电动机转速的控制。图 3.7.1. PWM调速控制原理和电压波形图直流电动机PWM调速控制原理图和输入输出电压波形如图3.7.1 所示。在图 3.7.1 (a)中，当开关管的驱动信号为高电平时，开关管导通，直流电动机电枢绕组两端有电压US。t1 秒后，驱动信号变为低电平，开关管截止，电动机电枢两端电压为0。t2 秒后，驱动信号重新变为高电平， 开关管的动作重复前面的过程。对应输入电平实 用 文 档59 的高低，直流电动机电枢绕组两端的电压波形如图3.7.1 (b) 所示。电动机的电枢绕组两端的电压平均值UO 为：UO=(t1 ×US+0)/(t1+t2)=(t1×US)/T=DUS(3.7.2) 式中 D 为占空比 , D=t1/T 。占空比 D 表示了在一个周期T 里开关管导通的时间与周期的比值。D 的变化范围为 0≤D≤1。由式(3.7.2) 可知，当电源电压 US 不变的情况下， 电枢两端电压的平均值UO 取决于占空比 D 的大小， 改变D 值也就改变了电枢两端电压的平均值，从而达到控制电动机转速的目的，即实现 PWM 调速。在 PWM 调速时，占空比D 是一个重要参数。改变占空比的方法有定宽调频法、调宽调频法和定频调宽法等。在定...