核心提示：　　小型機(jī)電一體化產(chǎn)品要求直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器既有較小的體積，又能提供較大的電流、電壓輸出。采用達(dá)林頓三級(jí)管搭制H橋?qū)崿F(xiàn)PWM脈寬調(diào)制控制，由于分立器件各個(gè)元件的特性并不相同限制，調(diào)速性能并不太好，而且電

　　小型機(jī)電一體化產(chǎn)品要求直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器既有較小的體積，又能提供較大的電流、電壓輸出。采用達(dá)林頓三級(jí)管搭制H橋?qū)崿F(xiàn)PWM脈寬調(diào)制控制，由于分立器件各個(gè)元件的特性并不相同限制，調(diào)速性能并不太好，而且電路不能達(dá)到很高的穩(wěn)定性。相比而言，采用美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司（NS）推出的專用于運(yùn)動(dòng)控制的H橋組件LMD18200T具有很大的好處。該芯片上集成有CMOS控制電路和DMOS功率器件峰值輸出電流高達(dá)6A連續(xù)輸出電流達(dá)3A，工作電壓高達(dá)55V還具有溫度報(bào)警和過(guò)熱與短路保護(hù)功能。

　　在具有非驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)器人控制系統(tǒng)中，開發(fā)了基于LMD18200組件的直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，并得到了很好的應(yīng)用。

　　2運(yùn)動(dòng)控制的H橋組件LMD18200性能LMD18200%原理框圖見）是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的、用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)的功率集成芯片。它將4個(gè)DMOS管構(gòu)成的H橋及其控制邏輯電路均包含在1個(gè)11腳的T-220封裝中其功能：額定電流3A峰值電流6A；電源電壓55V；功率晶體管導(dǎo)通電阻為0.3n！

　??；TL和CMOS兼容的控制信號(hào)輸2.1PWM信號(hào)類型①類型1PWM信號(hào)中既包含方向信息又包含幅值信息，0<占空比的PWM信號(hào)代表零電壓。使用時(shí)，該信號(hào)應(yīng)加于方向輸入端（腳3），同時(shí)將PWM信號(hào)輸入端置邏輯高電平。②類型2分別由方向信號(hào)與幅值信號(hào)組成。幅值由PWM信號(hào)的占空比決定零脈沖時(shí)代表零電壓。在實(shí)際使用時(shí)腳3接方向信號(hào)輸入腳5接PWM信號(hào)。

　　2.2電流取樣和限流每輸出1A電流腳8輸出377nA取樣電流。

　　接在8腳與地之間的電阻將其轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，該電壓幅值在5>8V之間時(shí)線性度與精度最佳。該端最高電壓為12V.電流取樣電路并不檢測(cè)反饋電流，僅檢測(cè)橋臂上端晶體管中的電流。LMD18200內(nèi)部含有限流保護(hù)電路用于檢測(cè)器件中的浪涌電流，該電流接近10A時(shí)迅速關(guān)斷功率器件。器件關(guān)斷后保護(hù)電路周期性地重新試圖開通功率器件。一旦外界短路故障消失器件就恢復(fù)正常運(yùn)行。由于短路將產(chǎn)生大量熱量，在實(shí)際使用時(shí)，LMD18200必須配備面積足夠大的散熱器同時(shí)芯片電源端（腳6）在PCB板上需要6.45cm2的銅箔。

　　2.3充電泵電路如所示，開通高端的DMOS管時(shí)，每個(gè)器件的柵極電壓應(yīng)比電流取樣電壓約高8V.采用內(nèi)部充電泵電路可獲取該電壓。利用內(nèi)部700 8H：的振蕩器對(duì)內(nèi)部自舉電容充電可獲得14V電壓，該驅(qū)動(dòng)電壓的上升時(shí)間為20nS，可保證器件的開關(guān)頻率達(dá)18H：；開關(guān)頻率更高時(shí)可采用外部自舉電容，并由DMOS管對(duì)該自舉電容充電9橋輸出端與自舉端接入10nF外部電容可提供上升時(shí)間達(dá)10驅(qū)動(dòng)電壓從而保證開關(guān)頻率達(dá)到5008H：。

　　2.4內(nèi)部續(xù)流二極管及溫度報(bào)警H橋中的4個(gè)DMOS管都有續(xù)流（保護(hù)）二極管。高端續(xù)流二極管流過(guò)6A的反向電流時(shí)反向恢復(fù)時(shí)間為70n<反向恢復(fù)電流為1A；同樣條件下，低端續(xù)流二極管的反向恢復(fù)時(shí)間為100n<，反向恢復(fù)電流為4A.腳9為OC門輸出對(duì)多芯片使用可進(jìn)行線與。該端通常接到系統(tǒng)控制器的中斷輸入，以便過(guò)熱時(shí)對(duì)系統(tǒng)采取適當(dāng)措施。該端最高電壓為12V.號(hào)，該控制信號(hào)包拮PWM信號(hào)、方向信號(hào)和BRAKE信號(hào)。由于電機(jī)的控制信號(hào)直接由微機(jī)產(chǎn)生而直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路直接引入24V的電壓如果電路發(fā)生問(wèn)題電流會(huì)直接流入微機(jī)，對(duì)微機(jī)造成損害，所以所有的控制信號(hào)以及反饋信號(hào)必須由光電隔離器件進(jìn)行隔離，使電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路同電機(jī)控制卡芫全隔離開。即使電路出現(xiàn)問(wèn)題，也不會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)造成很大的損害。控制系統(tǒng)的框圖如所示。

　　控制系統(tǒng)框圖同時(shí)，由于控制中PWM信號(hào)的頻率達(dá)到15.6 8H：，這對(duì)于光電隔離器件來(lái)說(shuō)是比較高的，普通的光電隔離器件如TIL117等并不能應(yīng)用。從光電隔離器件輸入PWM信號(hào)矩形波，在光電隔離器件的輸出端只能得到梯形波，并不能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的PWM控制。故選用了高速光隔6N177.高速光電耦合器6N177由磷砷化鉀發(fā)光二極管和光敏集成檢測(cè)電路組成。通過(guò)光敏二級(jí)管接收信號(hào)并經(jīng)內(nèi)部高增益線性放大器把信號(hào)放大后，由集電極開路門輸出。該光電器件高、低電平傳輸延遲時(shí)間短典型值僅為48n<，已接近TTL電路傳輸延遲時(shí)間的水平，因而在傳輸速度上芫全能夠滿足要求。除此之外，N177還具有一個(gè)控制端通過(guò)對(duì)該端的控制，可使光耦輸出端呈現(xiàn)高阻狀態(tài)。

　　4結(jié)束語(yǔ)該直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器在具有非驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)器人控制系統(tǒng)中得到了很好的應(yīng)用驅(qū)動(dòng)器由于采用了LMD18200功率集成電路，所用器件減少<驅(qū)動(dòng)器的體積減小，同時(shí)可靠性大為提高。這類驅(qū)動(dòng)器廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、辦公自動(dòng)化設(shè)備、儀器儀表以及自動(dòng)化專業(yè)的教學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)中。3驅(qū)動(dòng)器電路設(shè)計(jì)在具有非驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的機(jī)器人控制系統(tǒng)中，通過(guò)基于PCI總線的精密電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制卡下發(fā)控制信