TL494推挽式輸出的電路設(shè)計(jì)（基于TL494的H橋直流電機(jī)控制系統(tǒng)）

　　摘要：介紹了以TL494為核心，采用PWM技術(shù)的直流電機(jī)控制系統(tǒng)?；赥L494的H橋直流電機(jī)控制系統(tǒng)可簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)、功耗低并且控制方便，性能穩(wěn)定。

　　由于直流電機(jī)具有良好的起動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速性能，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、航天領(lǐng)域等各個(gè)方面。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，脈寬調(diào)制（PWM）調(diào)速技術(shù)已成為直流電機(jī)常用的調(diào)速方法，具有調(diào)速精度高、響應(yīng)速度快、調(diào)速范圍寬和功耗低等特點(diǎn)。而以H橋電路作為驅(qū)動(dòng)器的功率驅(qū)動(dòng)電路，可方便地實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的四象限運(yùn)行，包括正轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)制動(dòng)，已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代直流電機(jī)伺服系統(tǒng)中。

　　眾所周知，直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式為：

　　直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制可分為勵(lì)磁控制法與電樞電壓控制法。勵(lì)磁控制法用得很少，大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合都使用電樞電壓控制法。隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)步，改變電樞電壓可通過(guò)多種途徑實(shí)現(xiàn)，其中脈沖寬度調(diào)制（PWM）便是常用的改變電樞電壓的一種調(diào)速方法。其方法是通過(guò)改變電機(jī)電樞電壓接通時(shí)間與通電周期的比值（即占空比）來(lái)調(diào)整直流電機(jī)的電樞電壓U，從而控制電機(jī)速度。

　　PWM的核心部件是電壓-脈寬變換器，其作用是根據(jù)控制指令信號(hào)對(duì)脈沖寬度進(jìn)行調(diào)制，以便用寬度隨指令變化的脈沖信號(hào)去控制大功率晶體管的導(dǎo)通時(shí)間，實(shí)現(xiàn)對(duì)電樞繞組兩端電壓的控制。

　　電壓-脈寬變換器結(jié)構(gòu)如圖1所示，由三角波發(fā)生器、加法器和比較器組成。三角波發(fā)生器用于產(chǎn)生一定頻率的三角波UT，該三角波經(jīng)加法器與輸入的指令信號(hào)UT相加，產(chǎn)生信號(hào)UI+UT，然后送入比較器。比較器是一個(gè)工作在開(kāi)環(huán)狀態(tài)下的運(yùn)算放大器，具有極高的開(kāi)環(huán)增益及限幅開(kāi)關(guān)特性。兩個(gè)輸入端的信號(hào)差的微弱變化，會(huì)使比較器輸出對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)信號(hào)。一般情況下，比較器負(fù)輸入端接地，信號(hào)UI+UT從正端輸入。當(dāng)UI+UT》0時(shí)，比較器輸出滿(mǎn)幅度的正電平;當(dāng)UI+UT《0時(shí)，比較器輸出滿(mǎn)幅度的負(fù)電平。

　　圖1電壓-脈寬比較器

　　電壓-脈寬變換器對(duì)信號(hào)波形的調(diào)制過(guò)程如圖2所示。由于比較器的限幅特性，輸出信號(hào)Us的幅度不變，但脈沖寬度隨UI的變化而變化，Us的頻率由三角波的頻率所決定。

　　當(dāng)指令信號(hào)UI=0時(shí)，輸出信號(hào)Us為正負(fù)脈沖寬度相等的矩形脈沖。當(dāng)UI》0時(shí)，Us的正脈寬大于負(fù)脈寬。當(dāng)UI《0時(shí)，Us的正脈寬小于負(fù)脈寬。當(dāng)UI》UTPP/2時(shí)（UTPP是三角波的峰值），Us為一正直流信號(hào);當(dāng)UI《UTPP/2時(shí)，Us為一負(fù)直流信號(hào)。

　　圖2PWM脈寬調(diào)制波形