2.直流電機驅動控制總流程圖

　　直流電機驅動控制電路分為控制信號電路、脈寬調制電路、驅動信號放大電路、H橋功率驅動電路等部分，控制總流程如圖3所示。

　　由圖3可以看出，首先由單片機發出電機邏輯控制信號，主要包括電機運轉方向信號Dir，電機調速信號PWM及電機制動信號Brake，然后由TL494進行脈寬調制，其輸出信號驅動H橋功率電路來驅動直流電機。其中H橋是由4個大功率增強型場效應管構成的，其作用是改變電機的轉向，并對驅動信號進行放大。

　　3.TL494脈沖寬度調制電路

　　3.1TL494各管腳功能。

　　在實現電機PWM控制的電路中，本系統選用TL494芯片，其內部電路由基準電壓產生電路、振蕩電路、間歇期調整電路、兩個誤差放大器、脈寬調制比較器以及輸出電路等組成。，共16個管腳，其功能結構如圖4所示。

　　TL494芯片廣泛應用于單端正激雙管式、半橋式、全橋式開關電源。其片內資源有：

　　集成了全部的脈寬調制電路。

　　片內置線性鋸齒波振蕩器，外置振蕩元件僅兩個(一個電阻和一個電容)。

　　內置誤差放大器。

　　內止5V參考基準電壓源。

　　可調整死區時間。

　　內置功率晶體管可提供500mA的驅動能力。

　　推或拉兩種輸出方式。

　　3.2工作原理簡述

　　TL494是一個固定頻率的脈沖寬度調制電路，內置了線性鋸齒波振蕩器，振蕩頻率可通過外部的一個電阻和一個電容進行調節，其振蕩頻率如下：

　　輸出脈沖的寬度是通過電容CT上的正極性鋸齒波電壓與另外兩個控制信號進行比較來實現。功率輸出管Q1和Q2受控于或非門。當雙穩觸發器的時鐘信號為低電平時才會被選通，即只有在鋸齒波電壓大于控制信號期間才會被選通。當控制信號增大，輸出脈沖的寬度將減小。

　　控制信號由集成電路外部輸入，一路送至死區時間比較器，一路送往誤差放大器的輸入端。死區時間比較器具有120mV的輸入補償電壓，它限制了最小輸出死區時間，約等于鋸齒波周期的4%，當輸出端接地，最大輸出占空比為96%，而輸出端接參考電平時，占空比為48%。當把死區時間控制輸入端接上固定的電壓(范圍在0—3.3V之間)即能在輸出脈沖上產生附加的死區時間。

　　該芯片具有抗干擾能力強、結構簡單、可靠性高以及價格便宜等特點。

　　3.3基于TL494推挽式輸出的電路設計

　　該控制系統的具體實現電路如圖5所示。系統功率驅動選用MOSFET,其輸入阻抗很高,可直接由晶體三極管驅動。TL494的13腳用來控制輸出模式。在該系統中,選擇將該端輸入為低電平,這時TL494內觸發器Q1和Q2不起作用,兩路輸出相同,其頻率和振蕩器頻率相同、最大占空比為98%。

　　4.H橋功率驅動原理與電路設計

　　驅動信號在經TL494的脈寬調制后,在直流電機控制中常用H橋電路作為驅動器的功率驅動電路。這種驅動電路可方便地實現直流電機的四象限運行，分別對應正轉、正轉制動、反轉、反轉制動。由于功率MOSFET是壓控元件，具有輸入阻抗大、開關速度快、無二次擊穿現象等特點，滿足高速開關動作需求，因此常用功率MOSFET構成H橋電路的橋臂。H橋電路中的4個功率MOSFET分別采用N溝道型和P溝道型，而P溝道功率MOSFET一般不用于下橋臂驅動電機，上下橋臂分別用2個P溝道功率MOSFET和2個N溝道功率MOSFET。其電路圖如圖6所示。

　　圖圖中VCC為電機電源電壓，，輸出端并聯一只小電容，用于降低感性元件電機產生的尖峰電壓。4個二極管為續流二極管，可為線圈繞組提供續流回路。當電機正常運行時，驅動電流通過主開關管流過電機。當電機處于制動狀態時，電機工作在發電狀態，轉子電流必須通過續流二極管流通，否則電機就會發熱，嚴重時甚至燒毀。US來自TL494的輸出，-US可通過對US反相獲得。當US>0時，VT1和VT4導通，US<0時，VT2和VT3導通。

　　按照控制指令的不同情況，該功放電路及其所驅動的直流伺服電機可以有以下四種工作狀態：

　　1)當UI=0時，US的正負脈寬相等，直流分量為零，VT1和VT4的導通時間和VT2和VT3導通時間相等，通過電樞繞組中的平均電流為零，電動機不轉。

　　2)當UI>0時，US的正脈寬大于負脈寬，直流分量大于零，VT1和VT4的導通時間大于VT2和VT3導通時間，通過電樞繞組中的平均電流大于零，電動機正轉,且隨著UI增加，轉速增加。

　　3)當UI<0時，US的直流分量小于零，VT1和VT4的導通時間小于VT2和VT3導通時間，通過電樞繞組中的平均電流小于零，電動機反轉，且反轉轉速隨著UI的減小而增加。

　　4)當UI≤UTPP/2或UI≤-UTPP/2時，US為正或負的直流信號，VT1和VT4于或VT2和VT3始終導通，電機在最高轉速下正轉或反轉。

　　結束語

　　本文所述的直流電機調速系統以TL494為核心，構成H橋雙極式PWM直流電機調速系統，較好地實現了對直流電機的速度控制，并具有精度高、響應速度快、穩定性好等優點。從實際運用來看，TL494用于直流電機的PWM調速，不僅具有良好的性能，而且經濟可靠，因而具有很大的實用價值。