TB6612FNG简介及其和单片机的直流电机控制系统设计.doc

TB6612FNG 简介及其与单片机的直流电机控制系统设计时间: 2012-01-23 13:28:29 来源: 电子设计工程作者:王建平卢杉武欢欢本设计中使用的 TB6612FNG 是一款新型驱动器件, 能独立双向控制 2 个直流电机, 它具有很高的集成度, 同时能提供足够的输出能力, 运行性能和能耗方面也具有优势, 因此在集成化、小型化的电机控制系统中,它可以作为理想的电机驱动器件。 1 TB6612FNG 简介 TB6612FNG 是东芝半导体公司生产的一款直流电机驱动器件,它具有大电流 MOSFET-H 桥结构,双通道电路输出,可同时驱动 2 个电机。 TB6612FN G 每通道输出最高 A 的连续驱动电流, 启动峰值电流达 2A/ A( 连续脉冲/ 单脉冲);4 种电机控制模式: 正转/ 反转/ 制动/ 停止;PWM 支持频率高达 100 kHz; 待机状态; 片内低压检测电路与热停机保护电路; 工作温度: -20 ~ 85 ℃;SSOP24 小型贴片封装。如图 1 所示, TB6612FNG 的主要引脚功能: AINl/AIN2 、 BIN1/BIN2 、 PWMA/PWMB 为控制信号输入端;AO1/A02 、 B01/B02 为2 路电机控制输出端;STBY 为正常工作/ 待机状态控制引脚;VM( ~ 15 V) 和 VCC( ~ V) 分别为电机驱动电压输入和逻辑电平输入端。 TB6612FNG 是基于 MOSFET 的H 桥集成电路, 其效率高于晶体管 H 桥驱动器。相比 L293D 每通道平均 600 mA 的驱动电流和 A 的脉冲峰值电流,它的输出负载能力提高了一倍。相比 L298N 的热耗性和外围二极管续流电路, 它无需外加散热片, 外围电路简单,只需外接电源滤波电容就可以直接驱动电机, 利于减小系统尺寸。对于 PWM 信号, 它支持高达 100 kH z 的频率,相对以上 2 款芯片的 5 kHz 和 40 kHz 也具有较大优势。 2 电机控制单元设计 单元硬件构成图2 所示为 TB6612FNG 与 AVR 单片机组成的电机控制单元。单片机定时器产生 4 路 PWM 输出作为 AIN1/AIN2 和 BIN1/BIN2 控制信号, 如图 2 中 OCxA 、 0CxB 对电机 M1 和 M2 的控制。采用定时器输出硬件 PWM 脉冲,使得单片机 CPU 只在改变 PWM 占空比时参与运算,大大减轻了系统运算负担和 PWM 软件编程开销。输入引脚 PWMA 、 PWMB 和 STBY 由 I/0 电平控制电机运行或制动状态以及器件工作状态。电路采用耐压值 25 V 的 10μF 电解电容和 μF 的电容进行电源滤波,使用功率 MOSFET 对 VM 和 VC C 提供电源反接保护。 电机控制的软件实现脉宽调制方式产生占空比变化的 PWM 信号, 通过对驱动器输出状态的快速切换, 实现电机的速度控制。 PWM 占空比的大小决定输出电压平均值,进而决定电机的转速。文中采用单极性、定频调宽的 PWM 调制方式, 保证电机调速控制的稳定性。 TB6612FNG 的逻辑真值表如表 1 所示。该器件工作时 STBY 引脚置为高电平;IN1 和 IN2 不变, 调整