2 ．P W M 控制

PWM（脈沖寬度調制）控制，通常 配合橋式驅動電路實現(xiàn)直流電機調速， 非常簡單，且調速范圍大，它的原理就 是直流斬波原理。如圖1所示，若S3、S4 關斷，S1、S2受PWM控制，假設高電平 導通，忽略開關管損耗，則在一個周期 內的導通時間為t，周期為T，波形如圖 6，則電機兩端的平均電壓為： U=Vcc t/ T=αVcc ，其中，α=t/T稱為占空比，Vcc為電源電壓（電源電壓減去兩個開關 管的飽和壓降）。

電機的轉速與電機兩端的電壓成比例，而電機兩端的電壓與控制波形的占空比成正比，因此電機的速度與占空比成比例，占空比越大，電機轉得越快，當占空比α＝1時，電機轉速最大。
PWM控制波形的實現(xiàn)可以通過模擬 電路或數(shù)字電路實現(xiàn)，例如用555搭成的觸發(fā)電路，但是，這種電路的占空比不能自動調節(jié)，不能用于自動控制小車的調 速。而目前使用的大多數(shù)單片機都可以直接輸出這種PWM波形，或通過時序模擬輸出，最適合小車的調速。我們使用的是凌陽公司的SPCE061單片機，它是16位單片機，頻率最高達到49MHz，可提供2路PWM 直接輸出，頻率可調，占空比16級可調，控制電機的調速范圍大，使用方便。SPCE061單片機有32個I/O口， 內部設有2個獨立的計數(shù)器，完全可以模擬任意頻率、占空比隨意調節(jié)的PWM信號輸出，用以控制電機調速。
在實際制作過程中，我們認為控制信號的頻率不需要太高，一般在400Hz以下為宜，占空比16級調節(jié)也完全可以滿足調速要求，并且在小車行進的過程中，占空比不應該太高，在直線前進和轉彎 的時候應該區(qū)別對待。若車速太快，則在 轉彎的時候，方向不易控制；而車速太慢，則很浪費時間。這時圖6可以根據具體情況慢慢調節(jié)。在2003年“簡易智能電動車”的實際制作中，我們的小車驅動信號的占空比一般在8/16以下。

3．通過軟件避免直通短路

從前面的分析可知，橋式驅動電路中，由于開關管有開通和關斷時間，因此存在上下橋臂直通短路的問題。直通短路的存在，容易使開關管發(fā)熱，嚴重時燒毀開關管，同時也增加了開關管的能量損耗，浪費了小車寶貴的能量。由于現(xiàn)在的許多集成驅動芯片內部已經內置了死區(qū)保護（如LMD18200），這里主要介紹的是利用開關管等分立元件以及沒有死區(qū)保護的集成芯片制作驅動電路時增加死區(qū)的方法。
死區(qū)時間的問題，只有在正轉變?yōu)榉崔D的時候才存在，而在正轉啟動或反轉啟動的時候并沒有，因此不需要修正。如果開關管的開通和關斷時間非常小，或者在硬件電路中增加延時環(huán)節(jié)，都可以降低開關管的損耗和發(fā)熱。當然，通過軟件避免直通短路是最好的辦法，它的操作簡單，控制靈活。通過軟件實現(xiàn)死區(qū)時間，就是在突然換向的時候，插入一個延時的環(huán)節(jié)，待開關管關斷之后，再開通應該開通的開關管。圖7為利用軟件修正死區(qū)時間的流程圖，在開關管每次換向的時候，不立即進行方向的切換，而是先使開關管關斷一段時間，使其完全關斷后再換向打開另外的開關管。這個關斷時間由單片機軟件延時實現(xiàn)。

4．總結

以上主要分析了電機的全橋式驅動電路，這是直流電機調速使用最多的調速方法。目前市場上有很多種電機驅動的集成電路，效率高，電路簡單，使用也比較廣泛，但是其驅動方法大多與全橋式驅動一樣。PWM控制方法配合橋式驅動電路，是目前直流電機調速最普遍的方法