TB6612FNG在直流電機(jī)控制設(shè)計中的應(yīng)用

隨著PWM脈寬調(diào)制方式成為直流電機(jī)速度控制的主流，在當(dāng)前的電機(jī)驅(qū)動控制設(shè)計中，集成驅(qū)動芯片逐漸取代了傳統(tǒng)晶體管驅(qū)動電路，以其精確的數(shù)字控制、較強(qiáng)的輸出能力等特點得到了廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計中使用的TB6612FNG是一款新型驅(qū)動器件，能獨立雙向控制2個直流電機(jī)，它具有很高的集成度，同時能提供足夠的輸出能力，運(yùn)行性能和能耗方面也具有優(yōu)勢，因此在集成化、小型化的電機(jī)控制系統(tǒng)中，它可以作為理想的電機(jī)驅(qū)動器件。

1 TB6612FNG簡介
TB6612FNG是東芝半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一款直流電機(jī)驅(qū)動器件，它具有大電流MOSFET-H橋結(jié)構(gòu)，雙通道電路輸出，可同時驅(qū)動2個電機(jī)。
TB6612FNG每通道輸出最高1．2 A的連續(xù)驅(qū)動電流，啟動峰值電流達(dá)2A／3．2 A(連續(xù)脈沖／單脈沖)；4種電機(jī)控制模式：正轉(zhuǎn)／反轉(zhuǎn)／制動／停止；PWM支持頻率高達(dá)100 kHz；待機(jī)狀態(tài)；片內(nèi)低壓檢測電路與熱停機(jī)保護(hù)電路；工作溫度：-20～85℃；SSOP24小型貼片封裝。

如圖1所示，TB6612FNG的主要引腳功能：AINl／AIN2、BIN1／BIN2、PWMA／PWMB為控制信號輸入端；AO1／A02、B01／B02為2路電機(jī)控制輸出端；STBY為正常工作／待機(jī)狀態(tài)控制引腳；VM(4．5～15 V)和VCC(2．7～5．5 V)分別為電機(jī)驅(qū)動電壓輸入和邏輯電平輸入端。
TB6612FNG是基于MOSFET的H橋集成電路，其效率高于晶體管H橋驅(qū)動器。相比L293D每通道平均600 mA的驅(qū)動電流和1．2 A的脈沖峰值電流，它的輸出負(fù)載能力提高了一倍。相比L298N的熱耗性和外圍二極管續(xù)流電路，它無需外加散熱片，外圍電路簡單，只需外接電源濾波電容
就可以直接驅(qū)動電機(jī)，利于減小系統(tǒng)尺寸。對于PWM信號，它支持高達(dá)100 kHz的頻率，相對以上2款芯片的5 kHz和40 kHz也具有較大優(yōu)勢。

2 電機(jī)控制單元設(shè)計
2．1 單元硬件構(gòu)成
圖2所示為TB6612FNG與AVR單片機(jī)組成的電機(jī)控制單元。單片機(jī)定時器產(chǎn)生4路PWM輸出作為AIN1／AIN2和BIN1／BIN2控制信號，如圖2中OCxA、0CxB對電機(jī)M1和M2的控制。采用定時器輸出硬件PWM脈沖，使得單片機(jī)CPU只在改變PWM占空比時參與運(yùn)算，大大減輕了系統(tǒng)運(yùn)算負(fù)擔(dān)和PWM軟件編程開銷。輸入引腳PWMA、PWMB和STBY由I／0電平控制電機(jī)運(yùn)行或制動狀態(tài)以及器件工作狀態(tài)。電路采用耐壓值25 V的10μF電解電容和0．1μF的電容進(jìn)行電源濾波，使用功率MOSFET對VM和VCC提供電源反接保護(hù)。