簡介

直流電機(jī)啟動(dòng)時(shí)可能需要大電流，這會(huì)給電機(jī)驅(qū)動(dòng)和電源帶來負(fù)擔(dān)。

許多電機(jī)驅(qū)動(dòng) IC 中都集成了電流調(diào)節(jié)功能，本文將討論如何利用該功能，同時(shí)以MPS的產(chǎn)品為例來說明如何解決大電流問題。在很多情況下，設(shè)計(jì)人員可以利用電流調(diào)節(jié)功能選用更小的電機(jī)驅(qū)動(dòng) IC。

為簡單起見，本文所有示例均采用有刷直流電機(jī)，但文中描述的過程也同樣適用于無刷直流 (BLDC) 電機(jī)系統(tǒng)。

直流電機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

在討論電流限與調(diào)節(jié)之前，需要先了解直流電機(jī)的運(yùn)行方式。

最簡單的直流電機(jī)模型為一個(gè)電壓（稱為反電動(dòng)勢 ，EMF）與一個(gè)電阻的串聯(lián)（見圖 1）。反電動(dòng)勢是電機(jī)產(chǎn)生的電壓，它與電機(jī)速度成正比；而串聯(lián)電阻就是繞組的直流電阻。

扭矩（即電機(jī)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力）由電流流過電機(jī)時(shí)產(chǎn)生。

在電機(jī)沒有機(jī)械負(fù)載時(shí)，向電機(jī)施加電壓 (VSRC)，電機(jī)將旋轉(zhuǎn)并加速，直到反電動(dòng)勢 (VBEMF)上升到與 VSRC相同。此時(shí)，電機(jī)中沒有電流。當(dāng)我們施加扭矩到電機(jī)軸時(shí)，電機(jī)開始減速，這導(dǎo)致VBEMF降低，同時(shí)在 VSRC和 VBEMF之間產(chǎn)生電壓差。該電壓差會(huì)生成電流 （(VSRC?- VBEMF) / RS)從電源流出。

注意，這只是一個(gè)簡化的理想近似值；現(xiàn)實(shí)中會(huì)存在損耗，電源也始終都會(huì)有一些電流流出。

啟動(dòng)電機(jī)

當(dāng)電機(jī)停止時(shí)，VBEMF?為 0V。如圖 1 所示，第一次向電機(jī)施加電壓時(shí)，電流僅受電機(jī)串聯(lián)電阻的限制。該電阻通常非常小，這會(huì)帶來較大的電流，直到電機(jī)開始旋轉(zhuǎn)。該電流通常比電機(jī)的額定連續(xù)電流大很多。圖 2 顯示了一個(gè)小型直流電機(jī)。

表1所列為該電機(jī)的規(guī)格。

表1: 小型直流電機(jī)規(guī)格

如表 1所示，該電機(jī)具有1.25A 的標(biāo)稱額定連續(xù)電流，其對(duì)應(yīng)于允許的最大連續(xù)扭矩負(fù)載?？吹竭@個(gè)值，人們可能會(huì)認(rèn)為，電機(jī)驅(qū)動(dòng)只需要支持 1.25A 的最大電流即可。但是，堵轉(zhuǎn)電流（電機(jī)停止時(shí)，額定電壓下的電機(jī)電流）為 3.3A。 這意味著電機(jī)驅(qū)動(dòng)必須能夠驅(qū)動(dòng)堵轉(zhuǎn)電流以使電機(jī)旋轉(zhuǎn)，或者必須提供電流限制以軟啟動(dòng)電機(jī)。否則，電機(jī)驅(qū)動(dòng)可能會(huì)激活過流保護(hù) (OCP) 功能。而如果沒有過流保護(hù)功能，設(shè)備將可能被損壞。

此外，啟動(dòng)電機(jī)需要大電流，也需要能夠支持這種大電流的電源。在電池供電系統(tǒng)中，盡管大電流脈沖持續(xù)的時(shí)間有限，電池仍會(huì)因?yàn)槲者@些脈沖而縮短壽命，因此在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，限流是有益的。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電流調(diào)節(jié)

許多電機(jī)驅(qū)動(dòng) IC 都包含某種形式的電流限制或電流調(diào)節(jié)功能。

我們以MPS 的電機(jī)驅(qū)動(dòng) ICMP6522為例進(jìn)行說明。MP6522是一款H 橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)（見圖 3）。它可以對(duì)兩個(gè)下管MOSFET (LS-FET) 中的電流進(jìn)行采樣，從而實(shí)現(xiàn)在IC 內(nèi)部測量電機(jī)電流。該測量值將用于電流調(diào)節(jié)電路。

測量電流通過 RISET 引腳上的一個(gè)小型外部電阻轉(zhuǎn)換為電壓。該電壓與電機(jī)電流成正比。如果電流達(dá)到 1.5V，MP6522會(huì)在重新啟動(dòng)之前關(guān)閉電機(jī)電流一段時(shí)間。

電機(jī)具有較大的電感值。在使用電流調(diào)節(jié)功能驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，H 橋?qū)?，電流上升，?dāng)達(dá)到電流跳變點(diǎn)時(shí)電流下降，然后驅(qū)動(dòng)關(guān)斷電流。最后形成的電流波形為三角波（如圖 4中的綠色跡線所示）?？梢钥吹剑琈P6522在大約1.5A 的峰值處對(duì)電流進(jìn)行調(diào)節(jié)。

電機(jī)啟動(dòng)（堵轉(zhuǎn)）電流

MP6522 可用于驅(qū)動(dòng)上述的小型直流電機(jī)。如果沒有電流調(diào)節(jié)功能（RISET 電阻 = 0Ω），在12V 電源條件下，啟動(dòng)電機(jī)將需要大約 3.6A 的峰值電流（見圖 5）。

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