直流电机驱动

1设计目的

此次设计以TT130电机为例，进行驱动设计。

2电机参数计算

2.1最大转速

转速为什么不能无限大？

理论上会无限大，随着电机加速，反动势增加，电流减小，当反动势增加达到输入电压时，线圈电流为0，速度达到最大值。但是由于机械摩擦、风阻等影响，相当于始终存在负载，所以线圈电流不为0，反动势也只会无限接近输入电压。

电机转速无限增加对材料要求也很高，随着转速增加，很多材料都会损坏，所以不要电机空载运行。

2.2额定转速

一般是空载转速加一个保护区间。通常空载转速为额定转速的1.03-1.08之间。

2.3调速方式

根据直流电机转速计算公式：n=（U-RI）/Ceφ，其中U为电枢电压；R为电枢回路电阻；I为电枢电流；φ为电动机气隙主磁通；Ce为常数，与电动机结构相关。所以影响直流电机转速的是电枢电阻R、气隙主磁通φ及点数电压三个因素。

所以一般直流电机调速有调节电枢电阻、调节励磁电流和调节电枢电压三种方式。

串联电阻：有级调速，会降低扭矩。

改变电压：无极调速，且不会降低扭矩，用的最多。

降低励磁：无极调速，调速空间小，且会降低扭矩。功率不变，也称为恒功率调速。

最常用的是先增加电压加速，达到最大转速后，再降低励磁增加速度。

2.4问题解答

1.为什么启动时电流会很大？

U=Uq+Ia*Ra ，刚开始转动时，转速为0，所以反电动势Uq为0，线圈内阻一般很小，所以电压加到一个很小的电阻上，电流就会很大。由此，所以很多大功率电机都采用软起动的方式，原理是串联一个热敏电阻，增加启动时的电阻，从而限制启动电流。

2.为什么启动时或者突然卡住时电流不会无限大，没有烧坏电机？

启动瞬间电流一般为额定电流的10-30倍，受到线圈内阻和导线载流能力等原因，电流不会无限大。电机损坏的原因时温度过高，电机启动的时候电流很大，会产生很大的温度，但是随着电机速度增加，电流会迅速减小，所以温度不会持续升高，当到达额定转速时，电流很小，发热量有限，所以不会烧坏电机，但是如果电机卡死，大电流就会一直流过线圈，温度持续升高，当到达材料极限时，电机就会烧坏。

3驱动电路设计

3.1L298N驱动

        L298N是一款可接受高电压、大电流双路全桥式电机驱动芯片，工作电压可达46V，输出电流最高可至4A，通过控制主控芯片上的I/O输入端，直接通过电源来调节输出电压，即可实现电机的正转、反转、停止，由于电路简单，使用方便，通常情况下L298N可直接驱动继电器（四路）、螺线管、电磁阀、直流电机（两台）以及步进电机（一台两相或四相）。

缺点：体积大

3.2TB6612驱动

        TB6612FNG 是一种驱动 IC，用于带低导通电阻器的 LD MOS 结构中带输出晶体管的 DC 马达。可利用 IN1 和 IN2 这两个输入信号，选择 CW，CCW，短路制动器、和停机等四种模式的其中一种模式。

        电源电压 VM = 15 V(最大值)；输出电流 I OUT = 1.2 A(平均值)/3.2 A (峰值)；输出低导通电阻器：0.5 Ω (高+低典型值@ VM ≥ 5 V)

4驱动程序设计

4.1恒定速度

4.2加减速

4.3PID控制