直流有刷电机的正反转驱动方法

直流电机具有有刷电机和无刷电机之分，无刷电机在启动的时候需要识别转子的位置，控制上相对比较麻烦，而有刷电机具有电刷和换向器，控制上比较容易。只要给正向的直流电电机就实现正转，电源反接后就会反转。所以，只要改变电流的方向就可以实现有刷电机的正转和反转。下面详细介绍直流有刷电机的正转和反转的原理。

1 H桥驱动直流有刷电机的工作原理

所谓H桥就是用四个功率开关器件所构成的驱动电路，一般使用三极管或者是MOS管来作为功率开关。以三极管为例，两个相对型号三极管上下构成两个桥臂，电机接在中间的出线上。所实现的电路原理如下图所示。

单片机只需要控制四个三极管的基极就可以实现电机的驱动，在同一时刻只允许对角位置的三极管导通，上下桥臂的三极管绝对不可以同时导通，否则就烧管子了。在上图中只允许Q1和Q4同时导通或者Q3和Q2同时导通，Q1和Q2不能同时导通；Q3和Q4也不能同时导通。

上图中具有四个三极管，需要用单片机的四个GPIO来实现，比较浪费端口并且不容易控制H桥的死区。所以，对上图做了改进，将上下桥臂的基极连接在一起，引出两个电极，只需要使用两个GPIO口就可以实现电机正反转的控制。

2 电机正转的控制原理

将上图改进后的原理图如下图所示。假设电流从左到右时，电机为正转，所以只需要让Q13和Q16同时导通；而让Q14和Q15同时截止即可。

让左桥臂控制端PWM1为低电平，即可保证Q13导通而Q15截止；让右桥臂的控制端PWM2为高电平，即可保证Q14截止而Q16导通。这时电流的流向为：

VCC→Q13→电机M→Q16→GND。以此便实现了电机的正转。

3 电机反转的控制原理

假设电流从右向左时电机反转。只需要让Q14和Q15导通即可。电路原理如下图所示。

让左桥臂的控制端PWM1为高电平，即可保证Q13截止而Q15导通；让右桥臂的控制端PWM2为低电平，即可保证Q14导通而Q16截止。这时电流的流向为：

VCC→Q14→电机M→Q15→GND。以此便实现了电机的反转。

4 专用IC实现电机驱动

以上的H桥电路所使用的元器件比较多，而且控制电流比较大的时候需要较大封装的功率元器件，占用较大的PCB空间。为了降低PCB空间的占用，降低成本，半导体公司开发了电机专用驱动IC，可以解决分立元器件控制方案的不足。电机驱动IC一般有八个引脚，只要使用高低电平就可以实现正反转控制，而且还可以急刹。控制逻辑如下图所示。

专用驱动IC内部虽然也是H桥，但是大大减小了PCB的占用空间提高了控制效率，并且利于死区控制。