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HR1124S晶片:适合玩具的電機驅動電路方案

作者:晶片哥

小孩子都喜歡玩具車吧,拿着遙控器,讓它前進就前進,讓它後退就後退。作為研發工程師,在開發類似這樣的玩具車,它裡面其實是有一個電機的。

用電機的正轉和反轉,來實作玩具車的前進和倒退。也就是說,如果站在電路研發的角度來看,要想實作玩具車的前進和倒退功能,本質上是控制電機的正轉和反轉。

問題是,電機,它是分為有刷電機和無刷電機的。就玩具車而言,用得比較多的是有刷電機,這是因為玩具車本身的功能就比較單一,較為簡單。

01 HR1124S晶片

HR1124S晶片,它是禾潤的一個有刷電機驅動晶片,它的兩個輸出引腳能直接驅動有刷電機,隻要電機的工作電壓在6.8V以内即可。

HR1124S晶片:适合玩具的電機驅動電路方案

HR1124S晶片---禾潤

晶片在驅動有刷電機,它能提供的電流可以達到1.2A。在沒有驅動電機的時候,它的待機電流也僅僅為0.01uA。

HR1124S晶片:适合玩具的電機驅動電路方案

HR1124S晶片内部電路

從它的内部電路可以看到,晶片内部是內建了一個H橋驅動電路,分别涵蓋了2個P型MOS管和2個N型MOS管。

H橋電路的輸出,是連接配接到OUTA引腳和OUTB引腳,晶片就是靠這兩個引腳控制有刷電機。

另外VM引腳,很顯然是H橋的電壓輸入引腳,也就是說電機的工作電壓,是通過VM引腳提供的。而VCC引腳,雖然也是電源引腳,但它也僅僅是提供晶片内部邏輯電路的工作電壓,而非為電機提供電壓。

Thermal Shutdown是晶片内部的一個熱管理功能,防止在電機驅動的過程中出現大電流,起到一個熱保護功能。

02 有刷電機驅動電路

按照HR1124S晶片的電路功能,工程師可以設計出它的有刷電機驅動電路

HR1124S晶片:适合玩具的電機驅動電路方案

HR1124S晶片的有刷電機驅動電路

有刷電機,因為隻有兩根電源線,不像無刷電機,它内部還有霍爾傳感器,用來檢測它的位置。這也是為什麼有刷電機的驅動電路不那麼複雜的一個原因。

怎麼控制電機的正反轉呢?

檢視HR1124S晶片的資料手冊,不難發現,當INA引腳接到高電平,INB引腳接到低電平,驅動的有刷電機就會正轉;

當INB引腳接到高電平,INA引腳接到低電平,驅動的有刷電機就會反轉。

隻是在實際項目開發中,比如工程師在研發玩具車,控制前進和倒退的時候,中間要經過一個切換過程。

在前進的時候,先要刹車停下來,然後再倒退。

與之類似,用HR1124S晶片驅動有刷電機,當它在正轉的時候,也就是INA引腳為高電平,INB引腳為低電平的時候,如果想要它反轉,該怎麼做呢?

不是直接讓INA引腳為低電平,INB引腳為高電平;而是先讓INA引腳和INB引腳都設定為高電平,電機先進入刹車狀态,停下來的時候,才讓INA引腳為低電平和INB引腳為高電平。

03 待機狀态

怎樣讓HR1124S晶片進入待機狀态呢?

還是通過控制INA引腳和INB引腳的邏輯電平來實作。隻有INA引腳和INB引腳都為低電平的時候,晶片才會進入低功耗的待機狀态,電流大概在0.01uA。

這種待機的低功耗,就很适合電池供電的玩具車。

04 調速功能

有刷電機和無刷電機,它們都有一個調速的功能。想讓它快一點就快一點,想讓它慢一點就慢一點。

對于HR1124S晶片,如果在正轉的時候,隻需要将INA引腳的高電平,調整為PWM信号,INB引腳的低電平維持不變,就能實作工程師熟悉的PWM調速功能了。

在反轉的時候,也是一樣。

将INB引腳的高電平,設定為PWM信号,INA引腳的低電平一直保持不變,就可以控制電機的轉速了。

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