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1、二、电机控制技术,主讲：高顺强E-mail：,1、直流电机驱动L2982、步进电机驱动L297+L298,TA84353、电池相关知识,录,目,L,电机驱动,1、【演示】舵机的驱动只需单片机直接给出脉冲信号；2、【讲解】直流电机驱动L298;3、【讲解】+【演示】常用的步进电机的驱动电路有L297+L298；4、【讲解】步进电机细分驱动TA8435；,直流(减速)电机驱动电路,L298,管脚说明,参数（读数据手册）,1、驱动电压供电电压范围Vs：+5V50V2、驱动部分峰值电流Io：2A3、逻辑部分供电范围Vss:+5V+7V4、逻辑部分工作电流范围036mA5、控制信号、使能信号输入电压范围
2、低电平：-0.3Vin1.5V高电平：2.3VVinVss6、最大功耗：25W7、工作温度：-25130,内部模块框图,电路原理图,直流电机的控制原理,L298内部的晶体管是工作在开关方式下：在饱和导通与截止两个状态下切换。但是，由导通向截止切换时，电感性负载上的电流是不能“突变”（“变化率”无限大）的，因为电感上的电流突变将产生无限高的感生电动势，必使本该截止的晶体管击穿。有了这些续流用的二极管以后，负载上的电流就可以不突变，而是沿着二极管提供的新通路续流。一般的电路连接方法，可以是续流工作中的能量用来给电源充电，节省了电能。,续流二极管的作用：给电感性负载（如电机线圈）提供续流通路。,光耦
3、隔离电路,选用的光耦隔离芯片：TLP521-1,光耦隔离芯片TLP521参数,13,TLP521光耦隔离电路参数计算,光发射端限流电阻：,光接收端上拉电阻：,所选阻值可适当调整。,14,驱动电路中电源问题：,1、光耦左边的电源 该电源和单片机电源5V系统共用。采用7.2V电池，LM7805电压转换得到5V。2、光耦右边的电源 光耦接收部分5V、L298N逻辑电平5V、L298N功率输出级电源12V。12V电池电压输入，LM7805电压转换得到5V。-采用LM2596等开关电源。,电源隔离,TopLayer,BottomLayer,error,模块介绍,TLP521,限流电阻,输入端,光接收端上
4、拉电阻,L298N,续流二极管,输出端,散热片,0.1uF去耦电容,有导热硅脂/硅胶或绝缘导热垫片最好,电源输入+12V,驱动电机2,驱动电机1,78M05,电源跳线帽,10uF/16V电解电容,47uF/25V电解电容,20,支持Vcc4.536V，最大输出电流为1A。由于其驱动能力有限，多应用于小型电机。,L293小功率驱动电路,21,L293,22,4个MOS管构成H全桥驱动电路,IR2103+IRF530组成的全桥驱动,23,H全桥驱动电路一般有MOS管驱动电路和MOS管组成的H桥组成。,常用的MOS管驱动芯片有IR2110、IR2103、IR2104等。,常用的MOS管IRF530、
5、IRF540、IRF3205等。,MOS管在开关电源中应用非常广泛，主要考虑的因素有工作电压、最大工作电流、栅源极导通电阻、动态功耗等因素。,24,常用的电压驱动芯片有:MC33886、TPS7960等。,步进电机驱动电路,步进电机电机驱动电路,L297产生四相驱动信号，用以控制双极性两相步进电机或四相单极性步进电机，可以采用半步、两相励磁、单相励磁三种工作方式控制步进电机，并且控制电机的片内PWM斩波电路允许三种工作方式的切换。,L297引脚定义,接口电路,三种工作方式半步模式,三种工作方式两相励磁,三种工作方式单相励磁,恒流斩波技术,L297另一重要组成是PWM斩波器控制相绕组电流，实现恒
6、流斩波控制，以获得良好的转矩-频率特性。每个斩波器由一个比较器、一个RS触发器以及外接采样电阻组成内部设有一公共振荡器，向两个斩波器提供触发脉冲信号，脉冲频率是由外接的RC网络决定，当时振荡器脉冲使触发器置“1”，电机绕组相电流上升，采样电阻RS的电压上升到基准电压Vref时，比较器翻转，使触发器复位，功率晶体管关断，电流下降，等待下一个振荡器脉冲的到来。这样，触发器输出是恒频的PWM信号，调制L297的输出信号，绕组相电流峰值由Vref决定。CONTROL信号用以选择斩波信号控制。当它为低电平时，斩波信号作用于两个禁止信号，高电平时，斩波信号作用于A、B、C、D信号。前者适用于单极性工作方式
7、，而对于双极性工作方式的电机，这两种控制方式都可以采用。,恒流斩波技术,多个L297同步工作,利用L297的SYNC引脚可实现多个L297同步工作，其连接方式如图3所示，只将RC网络接于一芯片上，而其余芯片的OSC引脚均接地，这样可避免接地杂波的引入问题。,步进电机细分驱动电路,步进电机的细分控制,从本质上讲是通过对步进电机励磁绕组中电流的控制,使步进电机内部的合成磁场为均匀的圆形旋转磁场,从而实现步进电机步距角的细分。,步进电机细分驱动原理,磁场矢量合成，电流方向间接表示磁场方向。,步进电机整步驱动,通电顺序,电流矢量,两相电流,步进电机半步驱动,通电顺序,步进电机半步驱动,电流矢量,两相电
8、流,步进电机细分驱动,电流矢量,两相电流,步进电机细分驱动电路TA8435,TA8435是东芝公司生产的单片正弦细分二相步进电机驱动专用芯片，该芯片具有以下特点：1）工作电压范围宽（1040V）；2）输出电流可达1.5A（平均）和2.5A（峰值）；3）具有整步、半步、1/4细分、1/8细分运行方式可供选择；4）采用脉宽调试式斩波驱动方式；5）具有正/反转控制功能；6）带有复位和使能引脚；7）可选择使用单时钟输入或双时钟输入。,TA8435主要由1个解码器，2个桥式驱动电路、2个输出电流控制电路、2个最大电流限制电路、1个斩波器等功能模块组成。,PIN4（OSC）：该脚外接电容，可决定芯片内部驱
9、动的斩波频率（15KHZ80KHZ），计算公式为：Fosc1/(5.15Cosc)，其中Cosc 的单位为F,Fosc 的单位为KHZ。PIN8,9（M1,M2）：选择运作方式，00表示工作在整步方式，10为半步方式，01为1/4细分方式，11为1/8细分方式 PIN10（REF IN）：VNF输入控制，接高电位时VNF为0.8V，接低电位时VNF为0.5V；,其他细分驱动:,TB6560,16细分THB7128,128细分,H,电池,小车制作使用的电池类型有：一般干电池、镍镉电池、镍氢电池、铅酸电池、锂电池、磷酸铁锂电池等。,镍镉电池-(记忆效应)SC型的单节的直径是22.5MM,高43MM
10、2/3A型单节的直径是17MM，高28MMF型、D型、C型、18670、A、AA、AAA、及一部份非标型号（2/3AA，4/5AA，2/3AAA，4/5AAA等等）,50,电池相关参数,容量:电池的能量储存有限，电池所能输出的总电荷量叫做它的容量，通常用安培小时（Ah）作单位,以符号C表示。容量与放电率的关系较大，所以常在字母C的右下角以阿拉伯数字标明放电率，如C20=50，表明在20时率下的容量为50安小时。,51,充放电速率有时率和倍率两种表示法。时率是以充放电时间表示的充放电速率，数值上等于电池的额定容量(安小时)除以规定的充放电电流（安）所得的小时数。倍率是充放电速率的另一种表示法，其
11、数值为时率的倒数。原电池的放电速率是以经某一固定电阻放电到终止电压的时间来表示。放电速率对电池性能的影响较大。,52,锂电池，2200mAH 3S 25C 11.1V,镍氢电池组，AA2300mAH，7.2V,53,充电方法,对于单节电池的充电主要有以下5种方法：1)恒压限流充电2)恒流限压充电3)恒流恒压充电4)脉冲电流充电 5)正负脉冲电流充电,54,1)恒压限流充电,55,2)恒流限压充电,56,3)恒流恒压充电,57,4)脉冲电流充电,减小电池在充电过程中的极化现象。,58,5)正负脉冲电流充电,对电池的脉冲放电能够起到去极化、吸收热能等作用，从而使电池一直保持较高的可接受充电电流，加快充电速度。,59,平衡充（锂电池）,对于电池组的充电，最好使用平衡充电的方法，能够达到对电池的最好保护。平衡充电的过程中，通过电路控制每节电池的电量相同，当某节电池的电量过多时，对该节电池进行放电。由于在充电过程中电流是相同的，所以在简易的平衡充电器中，将电池电压作为平衡充放电的标准。如果充好后的每节电池的电压不同，则会造成容量低的电池过放，从而影响电池寿命。,
