简介

直流电机启动时可能需要大电流，这会给电机驱动和电源带来负担。

许多电机驱动 IC 中都集成了电流调节功能，本文将讨论如何利用该功能，同时以MPS的产品为例来说明如何解决大电流问题。在很多情况下，设计人员可以利用电流调节功能选用更小的电机驱动 IC。

为简单起见，本文所有示例均采用有刷直流电机，但文中描述的过程也同样适用于无刷直流 (BLDC) 电机系统。

直流电机基础知识

在讨论电流限与调节之前，需要先了解直流电机的运行方式。

最简单的直流电机模型为一个电压（称为反电动势 ，EMF）与一个电阻的串联（见图 1）。反电动势是电机产生的电压，它与电机速度成正比；而串联电阻就是绕组的直流电阻。

扭矩（即电机产生的旋转力）由电流流过电机时产生。

在电机没有机械负载时，向电机施加电压 (VSRC)，电机将旋转并加速，直到反电动势 (VBEMF)上升到与 VSRC相同。此时，电机中没有电流。当我们施加扭矩到电机轴时，电机开始减速，这导致VBEMF降低，同时在 VSRC和 VBEMF之间产生电压差。该电压差会生成电流 （(VSRC - VBEMF) / RS)从电源流出。

注意，这只是一个简化的理想近似值；现实中会存在损耗，电源也始终都会有一些电流流出。

启动电机

当电机停止时，VBEMF 为 0V。如图 1 所示，第一次向电机施加电压时，电流仅受电机串联电阻的限制。该电阻通常非常小，这会带来较大的电流，直到电机开始旋转。该电流通常比电机的额定连续电流大很多。图 2 显示了一个小型直流电机。

表1所列为该电机的规格。

表1: 小型直流电机规格

如表 1所示，该电机具有1.25A 的标称额定连续电流，其对应于允许的最大连续扭矩负载。看到这个值，人们可能会认为，电机驱动只需要支持 1.25A 的最大电流即可。但是，堵转电流（电机停止时，额定电压下的电机电流）为 3.3A。 这意味着电机驱动必须能够驱动堵转电流以使电机旋转，或者必须提供电流限制以软启动电机。否则，电机驱动可能会激活过流保护 (OCP) 功能。而如果没有过流保护功能，设备将可能被损坏。

此外，启动电机需要大电流，也需要能够支持这种大电流的电源。在电池供电系统中，尽管大电流脉冲持续的时间有限，电池仍会因为吸收这些脉冲而缩短寿命，因此在电机启动时，限流是有益的。

电机驱动的电流调节

许多电机驱动 IC 都包含某种形式的电流限制或电流调节功能。

我们以MPS 的电机驱动 ICMP6522为例进行说明。MP6522是一款H 桥电机驱动（见图 3）。它可以对两个下管MOSFET (LS-FET) 中的电流进行采样，从而实现在IC 内部测量电机电流。该测量值将用于电流调节电路。

测量电流通过 RISET 引脚上的一个小型外部电阻转换为电压。该电压与电机电流成正比。如果电流达到 1.5V，MP6522会在重新启动之前关闭电机电流一段时间。

电机具有较大的电感值。在使用电流调节功能驱动电机时，H 桥导通，电流上升，当达到电流跳变点时电流下降，然后驱动关断电流。最后形成的电流波形为三角波（如图 4中的绿色迹线所示）。可以看到，MP6522在大约1.5A 的峰值处对电流进行调节。

电机启动（堵转）电流

MP6522 可用于驱动上述的小型直流电机。如果没有电流调节功能（RISET 电阻 = 0Ω），在12V 电源条件下，启动电机将需要大约 3.6A 的峰值电流（见图 5）。

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