一、 項(xiàng)目名稱：《直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)》

二、 項(xiàng)目需求分析

我們想設(shè)計(jì)一款直流有刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，那么在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)器之前，我們需要明 確驅(qū)動(dòng)器的控制對(duì)象

知道控制對(duì)象的參數(shù)，這樣才能設(shè)計(jì)出一款適合控制對(duì)象、 穩(wěn)定、魯棒性強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)器

所以，下面我們需要先來(lái)介紹下項(xiàng)目的控制對(duì)象

控制對(duì)象信息： 電機(jī)型號(hào)：140 有刷電機(jī) 

電壓范圍：1.5V-6V 

電流：500mA 

轉(zhuǎn)速：14000 轉(zhuǎn)/分，有正負(fù) 5%的誤差 

電機(jī)重量：16g 

電機(jī)內(nèi)阻（實(shí)測(cè)）：1.2 歐姆 

如下圖一為電機(jī)實(shí)物展示圖

明確了控制對(duì)象的參數(shù)之后，接下來(lái)就需要根據(jù)這些參數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)屬于這款電 機(jī)的驅(qū)動(dòng)器了

我們可以根據(jù)電機(jī)的電壓參數(shù)，確定出 Vbus 電壓，因?yàn)?電壓的范圍是 1.5V 至 6V

而一般 5V 比較常用，所以我們決定選 5V 作為 Vbus 電壓

電壓確定好之后，我們需要根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的控制功能來(lái)選擇相應(yīng)的控制方案

 或者說(shuō)，我們要使用單片機(jī)控制的話，需要根據(jù)功能來(lái)對(duì)單片機(jī)選型

 所以，接下來(lái)先對(duì)我們要實(shí)現(xiàn)的控制功能進(jìn)行說(shuō)明

（注意：如果項(xiàng)目是別人 或者別的公司的話，控制功能需要由項(xiàng)目提供者給出）

這里我們就自己定一個(gè) 需要實(shí)現(xiàn)的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)了

下面將控制功能羅列如下：

1.實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)調(diào)速控制

 2.LED 燈狀態(tài)顯示

3.電壓采集

4.電壓保護(hù)

要實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)調(diào)速控制的話，正反轉(zhuǎn)的實(shí)現(xiàn)，就需要用到 H 橋了， 調(diào)速的話，就要使用到 PWM 波了

也就是說(shuō)，至少需要選型的這款單片機(jī) 至少能夠輸出 2 路 PWM 信號(hào)，其它兩路的話可以使用電平控制

這樣的話，我們 可以選擇 H 橋的上橋用電平來(lái)控制，只需要兩個(gè)普通的 IO 口即可實(shí)現(xiàn)H 橋的 下橋用 PWM 控制來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速的功能，所以下橋的驅(qū)動(dòng)信號(hào)使用 PWM 即可

然后 LED 顯示的話，使用一個(gè)普通的 IO 口就可以實(shí)現(xiàn)

要實(shí)現(xiàn)電壓保護(hù)的話，需要用到 ADC 模塊了，需要一個(gè)模擬 IO 口

PWM 占空 比的調(diào)節(jié)可以通過(guò)一個(gè)電位器來(lái)實(shí)現(xiàn)，電位器的電壓采集也需要 ADC 模塊

同樣 需要一個(gè)模擬 IO 口

要實(shí)現(xiàn)電壓保護(hù)的話，需要用到 ADC 模塊了，需要一個(gè)模擬 IO 口，PWM 占空 比的調(diào)節(jié)

可以通過(guò)一個(gè)電位器來(lái)實(shí)現(xiàn)，電位器的電壓采集也需要 ADC 模塊，同樣 需要一個(gè)模擬 IO 口

單片機(jī)要供電的話，至少需要 2 個(gè)引腳，一個(gè) VDD 和一個(gè) VSS。電源 電壓可以選擇 3.3V 供電外部復(fù)位，需要一個(gè)專用的復(fù)位引腳

綜上分析，我們可以選用一款 20pin 引腳的單片機(jī)，那么這里我們可以選用 一款 ST 的單片機(jī)

如 STM32030F4P6 這個(gè)型號(hào)。這款單片機(jī)的引腳封裝如下圖二 所示：

這款單片機(jī)的功能描述如下圖三所示：

從圖中紅色方框描述，我們需要實(shí)現(xiàn)的功能都可以實(shí)現(xiàn)

                                                                                                                  圖三：STM32F030F4P6 單片機(jī)功能描述

電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制實(shí)現(xiàn)方案：

我們前面分析了，要實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制的話，需要使用 H 橋，那么就需 要考慮到 H 橋的元器件選擇了H 橋的元器件選擇需要根據(jù)負(fù)載電機(jī)的參數(shù)進(jìn)行 選取，前面我們介紹電機(jī)的參數(shù)的時(shí)候知道了電機(jī)給定的額定電流是 500mA， 但是經(jīng)過(guò)我們實(shí)際上電測(cè)試電機(jī)帶載時(shí)，最大可達(dá)到 1A 以上的電流。所以 H 橋選型需要考慮過(guò)電流能力

所以，基于以上分析，我們可以選擇 H 橋使用上管 P 型三極管，下管 N 型三 極管的方式那么考慮到過(guò)電流能力，所以這里的 P 管可以選擇 B772，封裝可 以選用 DPARK 封裝的N 管可以選擇 P 管的對(duì)應(yīng)型號(hào)，D882，封裝同樣也可以選 用DPARK 的。這樣就選定了 H 橋的功率器件了

電壓保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)：

通過(guò)前面的分析，要實(shí)現(xiàn)電壓采樣的話，需要設(shè)計(jì)一個(gè)電壓采樣電路將采 集到的電壓作為一個(gè)模擬信號(hào)送到單片機(jī)的引腳單片機(jī)就根據(jù) AD 轉(zhuǎn)換完成的 結(jié)果判斷是否出現(xiàn)過(guò)壓和欠壓信號(hào)

當(dāng)出現(xiàn)過(guò)壓或欠壓時(shí)，可以控制 PWM 不輸出， 實(shí)現(xiàn)電機(jī)的停止轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到系統(tǒng)保護(hù)的目的

過(guò)壓保護(hù)的電壓，可以根據(jù) Vbus 電壓來(lái)確定，我們前面確定了 Vbus 電壓為5V

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