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摘要：本文介绍了以TL494为核心，采用PWM技术的直流电机控制系统。详细介绍了直流电机PWM调速控制原理、接口电路设计、H桥功率驱动原理与其电路设计。实验表明，基于TL494的H桥直流电机控制系统可简化电路结构，驱动能力强，功耗低并且控制方便，性能稳定。

关键词： TL494   PWM   H桥  直流电机

      由于直流电机具有良好的起动、制动和调速性能，已广泛应用于工业、航天领域等各个方面。随着电力电子技术的发展，脉宽调制（PWM）调速技术已成为直流电机常用的调速方法，具有调速精度高、响应速度快、调速范围宽和功耗低等特点。而以H桥电路作为驱动器的功率驱动电路，可方便地实现直流电机的四象限运行，包括正转、正转制动、反转、反转制动，已广泛应用于现代直流电机伺服系统中。

 １.直流电机PWM调速控制原理

众所周知，直流电动机转速公式为【1】：

n=(U-IR)/Kφ

      其中U为电枢端电压，I为电枢电流，R为电枢电路总电阻，φ为每极磁通量，K为电动机结构参数。

      直流电机转速控制可分为励磁控制法与电枢电压控制法。励磁控制法用得很少，大多数应用场合都使用电枢电压控制法。随着电力电子技术的进步，改变电枢电压可通过多种途径实现，其中脉冲宽度调制 (PWM)便是常用的改变电枢电压的一种调速方法。其方法是通过改变电机电枢电压接通时间与通电周期的比值(即占空比)来调整直流电机的电枢电压U，从而控制电机速度。

      PWM的核心部件是电压-脉宽变换器，其作用是根据控制指令信号对脉冲宽度进行调制，以便用宽度随指令变化的脉冲信号去控制大功率晶体管的导通时间，实现对电枢绕组两端电压的控制。

      电压-脉宽变换器结构如图1所示，由三角波发生器、加法器和比较器组成。三角波发生器用于产生一定频率的三角波UT，该三角波经加法器与输入的指令信号UI相加，产生信号UI+UT，然后送入比较器。比较器是一个工作在开环状态下的运算放大器，具有极高的开环增益及限幅开关特性。两个输入端的信号差的微弱变化，会使比较器输出对应的开关信号。一般情况下，比较器负输入端接地，信号UI+UT从正端输入。当UI+UT＞０时，比较器输出满幅度的正电平；当UI+UT＜０时，比较器输出满幅度的负电平。

      电压－脉宽变换器对信号波形的调制过程如图2所示。由于比较器的限幅特性，输出信号ＵS的幅度不变，但脉冲宽度随UI的变化而变化，ＵS的频率由三角波的频率所决定。

      当指令信号UI＝０时，输出信号ＵS为正负脉冲宽度相等的矩形脉冲。

      当UI＞０时，ＵS的正脉宽大于负脉宽。

      当UI＜０时，ＵS的正脉宽小于负脉宽。

      当UI≥ＵTPP／２时（ＵTPP是三角波的峰值），ＵS为一正直流信号；当UI≤ＵTPP／２时，ＵS为一负直流信号。