几种微型电机驱动电路分析

文章摘要： 以下所述电路用于3V供电的微型直流电机的驱动，这种电机有两根引线，更换两根引线的极性，电机换向。该驱动电路要求能进行正反转和停止控制。 电路一： 如下图所示，这电路是作者最初设计的电路，P1.3、P2.2和P2.4分别是51单片机的IO引脚。设计的工作原理是：当P1.3高电平、 P2.2和P2.4都为低电平时，电机正转。此时，Q1和Q4导通，Q2和Q3截止，电流注向为＋5VàR1àQ1àMàQ4；当P1.3低电平、 P2.2和P2.4都为高电平时，电机反转。此时，Q2和Q3导通，Q1和Q4截止。P

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        以下所述电路用于3V供电的微型直流电机的驱动，这种电机有两根引线，更换两根引线的极性，电机换向。该驱动电路要求能进行正反转和停止控制。

       电路一：

       如下图所示，这电路是作者最初设计的电路，P1.3、P2.2和P2.4分别是51单片机的IO引脚。设计的工作原理是：当P1.3高电平、 P2.2和P2.4都为低电平时，电机正转。此时，Q1和Q4导通，Q2和Q3截止，电流注向为＋5VàR1àQ1àMàQ4；当P1.3低电平、 P2.2和P2.4都为高电平时，电机反转。此时，Q2和Q3导通，Q1和Q4截止。P2.2为高电平同时P2.4为低电平时，电路全不通，电机停止。

图中电阻：R1＝20Ω，R2＝R3＝R4＝510Ω

 

图1

       但实际实验情况去出人意料，即电机正向和反向都不转。经测量，当P1.3高电平，P2.2和P2.4都为低电平时，Q4导通，但Q1不导通，P1.3的电平只有0.67V左右，这样Q1无法导通。

       经分析原因如下：51的P1、P2、P3各引脚都是内部经电阻上拉，对地接MOSFET管，所谓高电平，是MOSFET截止，引脚上拉电阻拉为高电平。若此内部上拉电阻很大，比如20K，则当上图电路接上后，则流过Q1的b极的电流最大为(5-0.7)/20mA=0.22mA，难以动Q1导通。所以此电路不通。

       总结：51单片机的引脚上拉能力弱，不足以驱动三极管导通。

       电路二：

       如下图所示：这个电路中四个三极管都采用PNP型，这样，导通的驱动是控制引脚输出低电平，而51的低电平时，是通过MOSFET接地，所以下拉能力极强。

     但此电路的Q1和Q3需要分别控制，所需控制引脚较多。如果要用一个IO脚控制则可以加一个反相器。       但此电路的Q1和Q3需要分别控制，所需控制引脚较多。如果要用一个IO脚控制则可以加一个反相器。如图3所示。图中标有各点实测电压值。

 
图2

 

图3

       电路三：

       在电路二中，由于Q2和Q4的发射极高出基极一个0.7V，而基极最低为0V，实际由于CPU引脚内部有MOSFET管压降，所以Q2和Q4的发射极不会低于1V，这样使M两端的有效电压范围减小。

       要解决这一问题，则Q2和Q4需换成NPN管。但NPN管的驱动如电路一所示，只靠CPU引脚的上拉是不行了，所以需要另加上拉电阻，如下图所示。

 

图4

       上图中，与电路一不同的是两只NPN管移到了下方，PNP在上方，这样，Q1和Q3的集电极的电位最低可达到一个管压降（0.3V）。这样增加了M的压降范围。

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