1、三防平板直流电机控制

直流电机是应用最广、最常见的一类电力拖动设备，具有启动转矩大、调速性能好等特点。

对于三防平板直流电机的控制，一般有改变电枢回路电阻调速、改变电枢电压调速、采用晶闸管变流器供电的调速、改变励磁电流调速、脉冲宽度调制（PWM）调速等方法。对于小型直流电动机的控制，脉宽调制调速是最为简单、易行且有效的方法。

图1是由TD340和4个MOSFET构成的H桥式驱动电路。当MOS管Q1、Q4导通，Q2、Q3截止时，电流从电机的1端流向2端，电机正转；当MOS管Q2、Q3导通，Q1、Q4截止时，电流从电机的2端流向1端，电机反转。如果不持续导通某一组MOS管，而是在控制端加载PWM信号，就可以实现对直流电机的双向连续调速。

图1 TD340与4个MOSFET构成的H桥式驱动电路

三防平板TD340驱动器芯片是ST公司推出的一种用于直流电机驱动的控制器件，可用于驱动N沟道MOSFET。TD340采用双列贴片式封装，各引脚的功能如下：

● L1、L2：低边门极驱动。

● H1、H2：高边门极驱动。

● Stby：待机模式。

● Wd：看门狗信号输入。

● Cwd：设置看门狗电容端。

● Vout：用于微处理器的5V电压。

● Cf：设置PWM频率的外部电容接入端。

● In1：模拟或数字信号输入端。

● In2：电机旋转方向控制端。

● Vbat、Gnd：电源正端和地端。

TD340和H桥构成的直流电机调速系统具有元器件需求少、所占空间小、装配成本低等优点，同时由该器件驱动的MOS功率管可根据实际需求选择，驱动功率可灵活设置。

三防平板TD340内集成有可驱动N沟道高速功率MOS管的电荷泵和内部PWM发生器，可进行速度和方向控制而且器件本身功耗很低，同时具有过压（＞20 V）、欠压（＜6.2 V）保护功能，以及反向电源保护功能。TD340内含可调的频率开关（0～25 kHz）及待机模式，且集成了看门狗和复位电路。

除此之外，三防平板TD340芯片还具有H桥直流电机部分和微控制器之间的必要接口，直流电机的速度和方向可由外界输入给TD340的信号来控制。三防平板其中速度由PWM来控制，当然也可以接收外部的脉冲宽度调制（PWM）信号。当TD340的Cf端通过电容接地时，0～5 V的模拟输入即可产生PWM输出。实际上，当Cf端直接接地时，输入TD340的数字PWM信号便可驱动直流电机。

2 三防平板步进电机控制

三防平板步进电机是一种将电脉冲信号转换成直线或角位移的执行元件，具有控制特性好、误差不长期积累、步距值不受各种干扰因素的影响等优点。步进电机转子转动的速度取决于脉冲信号的频率，总位移量取决于总的脉冲数，它作为伺服电动机应用于控制系统时，可以使系统简化、工作可靠，而且可以获得较高的控制精度。

三防平板步进电机的绕组是按一定方式轮流通电工作的，为了实现这种轮流通电，需要将控制脉冲按规定的方式分配给步进电机，实现这种脉冲分配功能的是环状分配器，环状分配器的输出信号还需要进行功率放大才能驱动步进电机。三防平板步进电机驱动系统框图如图2所示。

图2 三防平板步进电机驱动系统框图

环状分配器可由硬件或软件构成，硬件环状分配器可以是由门电路和双稳态触发器组成的逻辑电路，也可以使用CH250等专用集成电路。环状分配器同样可以很容易地通过软件实现，只需在微控制器内存中建立环状分配表，设计延时子程序来控制步进频率即可。

三防平板步进电机驱动电路可以由分立元件构成，也可以使用集成电路来辅助完成设计。L297和L298是意法半导体（ST）公司推出的两款步进电机驱动组合电路芯片，可方便地组成步进电机驱动器。L297是步进电动机控制器（包括环状分配器），L298是双H桥式驱动器。使用集成电路的优点在于需要的元件很少，从而使得装配成本低、可靠性高，并且L297和L298都是独立的芯片，应用比较灵活。

L297芯片是一种硬件环状分配器集成芯片，可产生四相驱动信号，用于两相双极或四相单极步进电机，其核心部分是一组译码器，能产生各种所需的相序。三防平板L297的 CONTROL 端的输入决定斩波器对相位线A、B、C、D或选通输入线INH1和INH2起作用。CONTROL为高电平时，对A、B、C、D有控制作用；CONTROL为低电平时，则对INH1和INH2起控制作用，从而可对电动机转向和转矩进行控制。译码器有四个输出点连接到输出逻辑部分，提供抑制和斩波功能所需的相序。

L297能产生三种相序信号，分别对应于半步方式、基本步距一相激励方式和基本步距两相激励方式（双四拍）三种不同的工作方式。

（1）半步方式（Half Step）。三防平板设定HALF/FULL信号为高电平，步进电机的半步方式如图3所示，其内部定子绕组的励磁是一相与两相相间的，此时步进电机每接收一个脉冲，只转过半个步距角。步进电机工作于该模式时，步进电机所获得的转矩与常规值相比偏小。

图3 三防平板步进电机的半步方式

（2）基本步距（Full Step，整步）一相激励方式（见图5-25）。设定HALF/FULL信号为低电平，此时步进电机工作于单四拍工作方式。三防平板步进电机工作于基本步距一相励磁方式时，其内部定子绕组的励磁在任何一个时刻都是一相的，此时步进电机每接收一个脉冲，转过一个步距角。步进电机工作于基本步距一相励磁方式时，步进电机获得常规转矩。

图4 三防平板步进电机的基本步距一相激励方式

（3）基本步距两相激励方式（见图5）。步进电机工作于基本步距两相励磁方式时，此时步进电机工作于双四拍工作方式，其内部定子绕组的励磁在任何一个时刻都是两相的，此时步进电机每接收一个脉冲，转过一个步距角。步进电机工作于基本步距两相励磁方式时，步进电机获得的转矩相对前两种而言是最大的。

图5 三防平板步进电机的基本步距两相激励方式

L297是通过两个PWM斩波器来控制相绕组电流的，从而实现恒流斩波控制以获得良好的矩频特性。每个斩波器由一个比较器、一个 RS 触发器和外接采样电阻组成，并由一个共用振荡器向两个斩波器提供触发脉冲信号。

f=1/（0.69 RC）

完整的 L297+L298步进电机驱动电路如图5-27所示。该电路的相关技术参数如下：驱动频率T=1.44［（R1+2R2）×C1］，每秒可达0.6～596 step，电机的转数可达0.18～178 rpm。

图6 三防平板L297+L298步进电机驱动电路

三防平板L298芯片是一种高电压、大电流双全桥式驱动器，其输入端口为标准 TTL 逻辑电平信号，可驱动感性或纯阻性负载。L298的引脚说明如下：

● 1、15引脚：保护取样电阻。

● 2、3、13、14引脚：内部桥式驱动输出。

● 4引脚：源驱动电源。

● 9引脚：逻辑电路电源。

● 5、7、10、12引脚：逻辑电平输入。

● 6、11引脚：选通输入控制。

● 8引脚：地。