pwm电机调速原理详解介绍图（pwm电机调速原理详解介绍视频）

电机是一种重要的执行机构，可以将电能转化为机械能，以驱动被控设备旋转或运动。它广泛应用于我们的生活中。例如应用于电动工具、电动平衡车、电动园林工具、儿童玩具等。

1-直流电机实物图

对于普通直流电机来说，在其两个电极上接入合适的直流电源后，电机即可全速旋转。当电源反向时，电机将反向旋转。但在实际应用中，我们需要电机以不同的速度工作。如何操作呢？

1 直流电机的调速原理

我们可以做这样一个实验，以24V直流电机为例。如果在电机两端接上24V直流电源，电机就会全速旋转。如果24V电压降低到2/3或16V，那么电机将以2/3全速运行。由此可见，如果想要调节电机的转速，只需要控制电机两端的电压即可。

晶体管用作驱动器件来驱动小功率电机。电路原理图如下图所示。电机作为负载连接到晶体管的集电极，基极由单片机控制。

2-直流电机调速原理图

当单片机输出高电平时，晶体管导通，使电机得到电源并全速运行；当单片机输出低电平时，晶体管截止，电机两端无电压，电机停止转动。那么如何改变电机两端的电压，进而控制电机的转速呢？

只要单片机输出一个占空比可调的方波，即PWM信号，就可以控制电机两端的电压变化，从而控制电机的转速。

2 PWM信号调速的原理

所谓PWM就是脉宽调制技术，它有两个非常重要的参数：频率和占空比。频率是周期的倒数；占空比是一个周期中高电平所占的比例。 PWM方波原理图如下图所示。

3-PWM基本参数

上图中，频率F的值为1/(T1+T2)，占空比D的值为T1/(T1+T2)。通过改变单位时间内的脉冲数可以实现频率调制；电压调节可以通过改变占空比来实现。占空比越大，获得的平均电压越大，幅度也越大；占空比越小，获得的平均电压越小，幅度也越小。动画演示如图4所示。

4-PWM调压演示

由上述原理可知，只要改变PWM信号的占空比，就可以改变直流电机两端的平均电压，从而实现直流电机的调速。

前面说过，改变电机两端电源的极性就可以改变电机的转速。那么电路是如何实现电机正反转调速的呢？这需要通过H桥电路来实现。 H桥的电路原理如下图所示。

5H桥驱动电机电路

H桥电路由四个电力电子开关组成，可以是晶体管或MOS管。电子开关成对形成桥臂。同时，只有两个对角电子开关打开，另外两个关闭。每个桥臂的上下管不能同时导通。通过该电路可以实现电机的正反转调速。

3 PWM如何实现电机的正转调速

要实现电机正转，只需进行以下设置：

A控制端：高电平，控制晶体管Q4导通；

B控制端：高电平，控制三极管Q3截止；

C控制端：低电平，控制晶体管Q1导通；

D控制端：低电平，控制三极管Q2截止；

通过上述操作，晶体管Q2和Q3截止，晶体管Q1和Q4导通，电流流动如下：

VCCQ1电机Q4GND实现电机正转。

6H桥驱动电机正向调速电路

此时，要调节电机转速，只需将PWM信号加载到Q4的基极即可。

4 PWM如何实现电机的反转调速

要实现电机反转，只需进行以下设置：

A控制端：低电平，控制三极管Q4截止；

B控制端：低电平，控制三极管Q3导通；

C控制端：高电平，控制三极管Q1截止；

D控制端：高电平，控制三极管Q2导通；

通过上述操作，晶体管Q1和Q4截止，晶体管Q2和Q3导通，电流流动如下：

VCCQ3电机Q2GND实现电机反转。

7H桥驱动电机反转调速电路

在这种情况下，要调节电机速度，只需将PWM信号加载到Q2的基极即可。

5 电机专用驱动IC和分离元器件电路的对比

目前有很多电机专用驱动IC，其体积小、控制简单，比单独元件搭建的电路有更大的优势。

专用IC的优点之一：死区控制更容易

使用分离元件时，必须严格控制死区时间，即每个桥臂上的电子开关不能同时导通。这样很容易导致电源短路，过大的电流会烧坏两个电子开关。专用驱动IC具有死区控制，比单独的元件电路更安全。

8电机专用驱动IC

专用IC的优点2：器件尺寸更小

采用分离元件构建的驱动电路使用的元件数量较多且尺寸较大。专用驱动IC只需要一颗芯片，大大减小了体积，节省了PCB空间，使电路调试更加容易。