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使用PWM輸出方式驅動有刷直流電機：PWM驅動的原理

發布時間：2021-03-16 責任編輯：lina

【導讀】從本文開始，將介紹有刷直流電機的PWM驅動。近年來，直流電機的PWM驅動方式因其可以減少驅動器電源的功耗而應用越來越廣泛。除了用於電機驅動外，PWM（Pulse Width Modulation＝脈衝寬度調製）還廣泛應用於DC/DC轉換器和AC/DC轉換器等電源的功率轉換，並在很多領域得到廣泛使用。

從本文開始，將介紹有刷直流電機的PWM驅動。近年來，直流電機的PWM驅動方式因其可以減少驅動器電源的功耗而應用越來越廣泛。

使用PWM輸出方式驅動有刷直流電機：PWM驅動的原理

除了用於電機驅動外，PWM（Pulse Width Modulation＝脈衝寬度調製）還廣泛應用於DC/DC轉換器和AC/DC轉換器等電源的功率轉換，並在很多領域得到廣泛使用。原則上，PWM是通過打開和關閉脈衝來發送所需功率的一種方法。脈衝的大小和周期是恒定的，通過調整打開時的脈衝寬度（時間）來控製要發送的功率。輸出電壓是對應於導通和脈衝周期的時間比=占空比的平均大小。

下麵是有刷直流電機的PWM驅動原理示意圖。

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電機用電機符號和電阻R+電感L +感應電壓Ec表示。當施加電壓時，電機電壓Ea被施加到電機的兩端，流過電機電流Ia。而當OFF時，電機引腳的兩端將短路。在這種狀態下將發生電流再生。由於線圈的電感起到保持電流的作用，因此當在相對於電感L和電阻R的時間常數足夠短的周期內反複施加電壓並且電機兩端反複短路時，將流過恒定電流。

將該過程用H橋表示如下：

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施加電壓時，SW1和SW4接通，SW2和SW3關斷，電機電流Ia的流向如灰色虛線所示。當關斷=電機兩端短路時，SW2和SW4接通，SW1和SW3斷開。

在這種情況下的電壓波形和電流波形如下：

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電壓波形表明，在反複周期恒定的導通期間施加了電機電壓Ea，但在關斷（由於電機兩端短路引起的再生）期間沒有施加電機電壓Ea。通過反複執行“導通時增加、關斷時減小的周期”，電流進入穩定狀態。此時的平均電流Iave是通過將施加電壓Ea乘以占空比m並除以電阻R而獲得的值。舉一個簡單的例子，假設Ea = 12V，m為0.5（占空比50％），則為電機施加了6V電壓。因為僅在施加電壓時才從電源供給電流，所以電源的功耗將減少。

前麵通過電機兩端短路的方法探討了關斷狀態（電流再生）相關的內容。實際上，還有其他電流再生方法，每種方法都有不同的需要考慮的事項。下一篇文章將介紹有刷直流電機的PWM驅動中其他電流再生方法。

關鍵要點：

●有刷直流電機的PWM驅動會反複施加電壓和電流再生動作。

●有刷直流電機的PWM驅動有多種使用H橋進行電流再生的方法。

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