电路设计基础--三极管驱动直流电机电路-Toy模板网

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直流电机简介

直流电机，即通上直流电，就可以旋转的电动机。由于电机的线圈绕组会频繁的换向，换向碳刷或铜片与线圈接触处会有火花，这种电机工作起来会有较大的电磁干扰，对电源来说，也会带来尖峰毛刺。

三极管驱动电路

有人会说了，为啥不用MOS管或IC驱动？这篇文章是讲三极管的，当然就用三极管了嘛。
电机参数：12V 0.1A

三极管选型

背景知识

这里有2个背景知识，
知识1：直流电机工作的时候，尖峰脉冲会有3-5倍电源电压的的尖峰脉冲，如果电源内阻比较大，那么这个电压就会更大程度的影响电源的供电。当然我们会有一些办法来削减这个尖峰，但三极管的耐压绝对不能仅仅是略大于12V，而是要2到3倍于这个值才会比较可靠。
知识2：电机工作时，启动和堵转时电流也会比较大，最大电流可达额定电流5到8倍，最好按10倍来选型。
最后确定的三极管要求：至少25V最好36V以上，至少1A最好1.5A以上。也就是说成本敏感的话选25V1A，要可靠性高选36V1.5A。

选型原则

基本上遵循下面这些原则：在满足参数要求的情况下，便宜是第一位的，然后就是好买，代换容易，体积小等等。
NPN的管子要比PNP的便宜，好买。

选型网站

我查元件参数时一般去这个网站，里面的元件还是比较全的，常用的元件基本上都有，最大的优点是元件的DATASHEET可以直接下载，元件价格也有，还可以各种排序，有些元件会有参数简介，很方便。
元件的价格比X宝上贵些，但肯定是正品，用起来放心。
要注意一点，PDF文档不是最新的，踩过坑。关键元件还是要去官网下最新的才行，不过一般来说问题不大。
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型号选择

输入三极管，然后按销量，或价格排序，从上往下选就行，我一般是按销量排序
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第1个就可以，电流也有1.5倍裕量，需要注意的是耐压裕度不多，需要在电源毛刺处理上注意点。
封装，参数，价格，型号，厂家这些基本信息都有了。
下面点击箭头所指的数据手册，
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点这里下载PDF文档。

查看文档，确定参数

下面这个表是极限参数，超过就会损坏元件。
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下面这个表是正常使用参数，看看就好。
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最重要的，是后面的图，下面重点说几个：
1 给定基极电流时，VCE和IC的对应关系
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对于给定基极电流为50uA时，对应最下面一条曲线，此时能驱动的最大IC电流为12mA。对于0.1A的电机，基极电流至少在400uA以上才能驱动。基极电流越大，集电极的电流也就可以越大，同时VCE也会更小。
在这里我们要使管子工作在饱和区，此时VCE最小，经验值约为0.3V，红线大致对应的是这个区域。
那么可以给出500uA以上的基极电流，同时配合不超过100mA的集电极电流时，可以确定管子工作在饱和状态。红色箭头尖端所指向的点，就是管子的工作状态，其VCE应该是0.2V左右。

2 放大倍数与集电极电流IC的关系
工作点在红色箭头所指的位置，此时放大倍数约为250倍
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3 VCE与IC对应关系的温度漂移
很小，可以忽略
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4 最大功率和温度对应表
本例中运行电流为100mA，管子工作在饱和区，CE压降0.2V，实际功耗约为50mW，图中绿箭头所指的点
开机电流假设为10倍，即1A，此时管子功耗0.2W，图中蓝箭头所指的点
堵转时电流按额定电流5倍算，管子功耗0.1W，图中红箭头所指的点
这3个点的状态在图中用箭头标出
最需要考虑的是红箭头表示的堵转工作点，因为堵转可能是长时间的，要保证这个时候不能烧管子，此时对应温度约为108度，也就是说，长期稳定工作的温度为108度，满足工业级产品的要求。如果嫌温度过高，可以考虑散热措施。
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电路设计

电路图

这个比较简单，
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确定外围元件参数

C1，C2作用为抑制电机换向时的尖峰脉冲，是电机的出线口接一个，电路板上接一个。
D1为消除反向高压，需要用快恢复二极管，1N5819足矣
R1直接连接到单片机，未隔离。对于大电机必须用隔离方式驱动。单片机输出为3.3V，三极管VBE如下图，温度不同时，其为0.62到0.72V之间，基极电流500uA以上，所以电阻R1上的电压为2.51到2.61V之间，对应阻值为5K左右，取4.7K或3.6K均可保证三极管工作在饱和状态。
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针对外围元件的取值再次验证管子的工作状态

基极电流有所增加，但增加的不多，而且三极管工作在饱和区时功耗，基本不受基极电流IB的影响
电压，温度，最大功耗和温度，均在范围以内。

总结

很多人都知道，三极管基极注入1mA电流即可使其饱和，但具体为什么，怕是没几个说得清楚，具体多大电流进入饱和，也没有概念，本例应该讲清楚这个了。
电机的绕组感应高压，和堵转电流增大，是设计时必须知道的知识点，否则设计出来后很容易烧元件。
作为一个开发工程师，需要具备广泛的知识面，开发产品需要很多的背景知识，功夫在诗外啊，我们大家一起努力！文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-422734.html

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