電機的典型驅(qū)動方法主要有電壓驅(qū)動、電流驅(qū)動以及 PWM 驅(qū)動這幾種。本文將著重介紹采用 PWM 驅(qū)動方式實現(xiàn)電機恒流工作的相關內(nèi)容，包括什么是 PWM 驅(qū)動的電機恒流工作，以及該工作模式下電路的具體工作原理。

什么是 PWM 驅(qū)動的電機恒流工作

當我們以恒定的電流驅(qū)動電機時，電機能以恒定轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)。電機的轉(zhuǎn)矩計算公式為轉(zhuǎn)矩常數(shù)乘以電機電流，這表明電機轉(zhuǎn)矩與電流成正比關系。所以，只要電流恒定，轉(zhuǎn)矩也就恒定。

首先，我們來看圖 1，它展示了一個通過 PWM 驅(qū)動以恒定電流工作的電路示例。這是一個帶有 4 個開關（在本示例中使用了 MOSFET 的 H 橋作為輸出段）的電機驅(qū)動器電路。關于 H 橋的更多信息，可查閱 Tech Web Motor 的基礎知識。

PWM 驅(qū)動的基本原理是通過脈沖的 ON/OFF 來發(fā)送所需功率。脈沖的大小（電壓）和周期是固定的，通過調(diào)整 ON 時的脈沖寬度（時間）來控制要發(fā)送的功率。詳細信息同樣可參考 Tech Web Motor 的基礎知識。

PWM 驅(qū)動電機恒流工作時電路的工作原理

圖 1 是以電機正轉(zhuǎn)為前提的。在這種情況下，對于 MOSFET Q1 和 Q2，Q1 導通，Q2 關斷，OUT1 連接到電源電壓 Ea，電流從電源流向電機的正極。同時，對于 Q3 和 Q4，Q3 關斷，Q4 導通，OUT2 經(jīng)由驅(qū)動器 RNF 引腳的 Rs 連接到 GND，從而形成完整的電流回路，使電機處于通電狀態(tài)。

由于我們的目標是實現(xiàn)電機的恒流工作，因此需要對電流進行控制，這一任務由 Rs 和比較器共同完成。Rs 是電流檢測電阻，比較器的作用是將 Rs× 電機電流所產(chǎn)生的電壓與施加到基準電壓引腳 Vref 的基準電壓進行比較。我們將基準電壓設置為所需的恒定電流值 ×Rs。

當電機通電后，電流會逐漸增大。當 Rs 的檢測電壓超過 Vref 時，比較器會將 Q1 關斷（Q2 可保持關斷，也可導通），停止給電機通電。當停止通電時，電機的電流會由于電感的作用試圖繼續(xù)流動，但會逐漸減小。一定時間后，當 Q1 再次導通、電機重新通電時，電機的電流又開始增大。當 Rs 的檢測電壓再次超過 Vref 時，Q1 再次關斷，停止通電。如此循環(huán)往復。

圖 1 中的驅(qū)動器會對 OSC（振蕩器）的頻率進行計數(shù)，并已設置了任意的關斷時間（toff）。其工作波形如圖 2 所示。

通過這種重復動作，電機中會流過以 Vref 除以 Rs 得到的電流值為頂點的三角波電流。如果將 Q1 的關斷時間（toff）設置得足夠小，電機就能夠以幾乎恒定的電流工作，即實現(xiàn)恒流工作。

然而，在實際的 PWM 驅(qū)動過程中，還需要進行更精細的控制。例如，在停止通電、再生電流流動期間，Rs 中沒有電流流過，因此當重新通電時 Rs 中的電流變化會變大。由于電路中不可避免地存在寄生電感，這種電流的導通和關斷可能會導致 RNF 引腳產(chǎn)生如圖 2 所示的較大電壓噪聲，或者流過對 MOSFET 的寄生電容進行充電的電流并導致超過 Vref 電壓。為了防止這些電壓噪聲引起的誤關斷動作，需要在 PWM 驅(qū)動上采取相應的措施，如忽略短時間的峰值電流并設定不反應的時間（tblnk），或者用濾波器來濾除 PWM 驅(qū)動噪聲等。