驱动小型直流电机

有刷直流电机在每个行业中都有应用，从汽车到工业应用和消费产品。你可以在雨刷器、缝纫机、钻头、空气压缩机，甚至玩具车中找到它们。虽然一些更现代的应用使用更高效和高扭矩的无刷电机，但这些电机需要显著更多的软件和电子硬件来驱动。另一方面，有刷直流电机非常便宜且有效，在你制造的一些产品中可能会派上用场，如果不是必不可少的话。如果你有一个相对较小的有刷直流电机，并希望能够使其正反两个方向驱动，你需要一个半桥（H桥）。

H桥允许你切换施加在电机上的极性。这将让你能够使电机正转或反转，使电机与电源断开连接，或者短路它以充当电动刹车。虽然你可以找到能够驱动超过10安培的完全集成化H桥，但大多数的额定电流为4安培或更少。紧凑的IC封装只允许有限的热量散发，这限制了驱动器的电流容量。更常见的是找到具有两个电机输出的电机驱动IC，而且一个封装中集成四个控制器也相当常见。在一个封装中拥有多个驱动器允许在许多情况下非常紧凑的设计，因为大多数工业、汽车或消费产品使用不止一个电机。

好的集成H桥控制器将允许数字电流限制或至少允许通过电阻设置电流限制。然后，驱动器内置的控制器将使用脉宽调制（PWM）来驱动电机，同时保持电流在设定限制以下。这是保护驱动器、电机、PCB，以及可能的电池免受损害的绝佳方式。当直流电机被卡住时，它本质上是一个直接短路，这可能导致非常高的电流吸引，可能会迅速损坏电机、驱动器或未设计或额定为当前负载的走线和连接器。

需要考虑的规格

寻找H桥时，有几个关键规格将缩小适用于你应用的选项范围。

R_DS(on) - 导通时的漏源电阻

FET电阻是一个关键规格，因为它直接关系到集成电路中损失为热量的能量量。如果封装无法足够快地移除热量，集成电路可能进入自我保护模式，或者释放其魔法烟雾。不管设备的额定电流是多少，热量是真正的限制因素。如果你在驱动器周围的区域有限，需要铜区域充当散热器，你将需要优先考虑R_DS(on)规格，以便驱动器产生尽可能少的热量。

R_θJA - 封装热阻

谈到过热，封装的热阻相当关键。许多驱动器即使是引线封装的，底部也有一个暴露的焊盘，以帮助将热量从结点移走，传递到电路板上的铜中。热阻将决定你能多快移除热量，并且，结合RDS(on)规格和已知的铜面积用于散热，将允许你进行一些计算，以确定你是否会达到最大结温T_J(max)。

V_BB - 电机供电电压

这应该是一个相当直观的规格。这是可以供给驱动器以驱动电机的最大电压。这与逻辑控制电压不同，后者通常是分开的且要低得多。确保V_BB高于电机电源的峰值电压。如果你是用电池给电机供电，考虑它的满充电/新鲜电压而不是它的标称电压。

V_IN - 逻辑供电电压

现代微控制器通常有1.8v或3.3v的逻辑电平，但一些旧的可能运行在5v上。大多数驱动器对任何正电压高达大约6伏都能接受，然而，有些是3.3v或更低。你很可能会将VIN连接到与你的微控制器相同的电压轨上。

I_OUT - 输出电流

可用电流可能会受到结温而不是I_OUT规格的限制。然而，如果你不是连续使用电机，并且在不允许结点加热的情况下不频繁地脉冲驱动电机，输出电流限制值得考虑。对于可以通过数字或电阻设置电流的驱动器，这个规格是你能设置的最大值。

真值表

大多数驱动器都乐意让你通过驱动器短路电机以充当电动刹车，然而，有些驱动器不允许这样做。如果你想通过短路电机来电动刹车，检查数据表中的真值表以确保将两个输入都设置为高（或低）会刹车电机。然后，将两个输入都设置为低（或高）应该是一个每个电机引线都与电源断开的滑行模式。

原理图设计

驱动一个集成的H桥相对容易。下面的原理图是用于Allegro A4954，来自我的开源西门子SMT贴片机双通道上料器控制器（你可以从GitHub下载它以查看其实现）。输入端有一些大容量电容以确保电压对电路上的其他组件以及在电机加速时为驱动器供电保持稳定。我还使用电位器来设置电机的电流。每个输入线都有一个33欧姆的电阻，试图在H桥烧毁的情况下保护微控制器。

您还需要在电机的线路和驱动器之间加装一个保护二极管，以及一个去耦电容，以抑制电机停止时产生的瞬态高电压，并减少电磁干扰。

选择和使用集成式有刷电机驱动器很简单，但您应该密切关注设计中的热量考虑因素。杀死驱动器或使电机出现间歇性‘故障’的最简单方法，就是过热封装，导致直接故障或热量关闭。

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