切換的直流電機(jī)控制原理是什么？

來源：深圳市鑫海文科技有限公司|發(fā)布時(shí)間：2019-08-02 20:14

我們都知道小型直流電機(jī)可通過開關(guān)，繼電器，晶體管或電路“開”或“關(guān)”切換，最簡單的電機(jī)控制形式為“線性”控制。那么直流電機(jī)是怎么樣工作的，他們的控制原理是什么？今天就跟大家一起介紹一下直流電機(jī)的切換的時(shí)候的控制原理。
這種類型的電路使用雙極晶體管作為開關(guān)來控制單個(gè)電源的電動(dòng)機(jī)。直流電機(jī)是如何工作的？通過改變流入晶體管的基極電流量，可以控制電動(dòng)機(jī)的速度，例如，如果晶體管“半路”接通，則只有一半的電源電壓流向電動(dòng)機(jī)。如果晶體管“完全導(dǎo)通”（飽和），則所有電源電壓都會進(jìn)入電機(jī)并且旋轉(zhuǎn)得更快。然后，對于這種線性控制，電源會不斷地輸送到電機(jī)。
　　直流電機(jī)速度控制
　　　　兩個(gè)晶體管連接，以控制電動(dòng)機(jī)的主電樞電流?？蛇x的續(xù)流二極管連接在開關(guān)晶體管和電機(jī)端子兩端，以防止電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的任何反電動(dòng)勢?？烧{(diào)電位器直接施加到電路輸入端，分別將電機(jī)“完全接通”（飽和）或“完全斷開”（切斷）切換來自微控制器或端口。
上面的簡單開關(guān)電路顯示了用于單向（僅一個(gè)方向）電動(dòng)機(jī)速度控制的電路。由于直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速與其兩端的電壓成正比，我們可以使用晶體管調(diào)節(jié)該端電壓。
　　除了這種基本的速度控制之外，同樣的電路也可用于控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。通過以足夠高的頻率反復(fù)切換電機(jī)電流“ON”和“OFF”，電機(jī)的速度可以通過改變其標(biāo)記空間比率在靜止和全速之間變化。這是通過改變“ON”時(shí)間（t ON）與“OFF”時(shí)間（t OFF）的比例來實(shí)現(xiàn)的，這可以使用稱為脈沖寬度調(diào)制的過程來實(shí)現(xiàn)。
　　脈沖寬度速度控制
　　控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的另一種方法是改變頻率（以及因此控制電壓的時(shí)間周期），同時(shí)“ON”和“OFF”占空比時(shí)間保持恒定。這種類型的控制稱為脈沖頻率調(diào)制。
我們之前說過，直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速與其端子上的平均（平均）電壓值成正比，并且該值越大，直到最大允許電機(jī)電壓，電機(jī)旋轉(zhuǎn)得越快。換句話說，更多電壓更快。通過改變“ON”時(shí)間和“OFF”持續(xù)時(shí)間之間的比率，稱為“占空比”，“標(biāo)記/空間比”或“占空比”，平均值電動(dòng)機(jī)電壓因此可以改變其轉(zhuǎn)速。通過改變脈沖寬度，可以控制電動(dòng)機(jī)電壓并因此控制施加到電動(dòng)機(jī)的功率，并且這種類型的控制被稱為脈沖寬度調(diào)制。
　　然后，晶體管可用于控制施加到直流電機(jī)的功率量，其操作模式為“線性”（改變電機(jī)電壓），“脈沖寬度調(diào)制”（改變脈沖寬度）或“脈沖頻率”調(diào)制“（改變脈沖的頻率）。
　  利用脈沖頻率調(diào)制，通過施加可變頻率的脈沖來控制電動(dòng)機(jī)電壓，例如，以低頻率或以非常少的脈沖施加到電動(dòng)機(jī)的平均電壓低，因此電動(dòng)機(jī)速度慢。在較高頻率或具有許多脈沖時(shí)，平均電動(dòng)機(jī)端子電壓增加并且電動(dòng)機(jī)速度也將增加。
 
　　反轉(zhuǎn)直流電機(jī)的方向
　　雖然用單個(gè)晶體管控制直流電動(dòng)機(jī)的速度具有許多優(yōu)點(diǎn)，但它也有一個(gè)主要缺點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)方向總是相同的，它是一個(gè)“單向”電路。在許多應(yīng)用中，我們需要在前后兩個(gè)方向上操作電機(jī)。要控制直流電機(jī)的方向，必須反轉(zhuǎn)施加到電機(jī)連接的直流電源的極性，使其軸向相反方向旋轉(zhuǎn)。
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