直流電機：運行階段、故障檢測和保護以及直流電機驅動器應用

本文將對直流 (DC) 電機進行綜合性描述，并著重闡述直流電機在三個運行階段的電氣參數、異常運行情況以及直流電機的常見應用，如監控攝像機、智能門鎖和螺線管驅動器。

直流電機的定義

直流電機是將電能轉換為機械能的裝置，其電氣參數隨運行狀態而變化。在直流電機的常規操作中，有三個運行階段的電氣參數變化最為劇烈，其值可能比穩態運行期間高出好幾倍。這三個運行階段描述如下：

1. 啟示：在此階段，由于電機的反電動勢（EMF）較小，啟動電流明顯高于電機的額定工作電流。

2. 制動：直流電機在制動時會被施加反向旋轉力，從而停止原本的旋轉。在此階段，電機電流和電壓的變化可能隨所使用的制動方法而變化。如果采用常用的短路制動法，則會產生較大的短時制動電流，將導致電機內部繞組和電機驅動電路產生大量功耗。

3. 反轉：當電機電壓反加時，電機被迫向相反方向旋轉。此階段的運行條件最為極端，電機經歷的電流和電壓變化最大。如果采取的措施不恰當，電機和電機驅動芯片都可能被損壞。

異常運行情況

電機常會出現繞組兩端短路的情況；如上所述，這會在電機驅動芯片中產生較大的短路電流和熱量。另外，當電機快速制動或減速時，電機繞組電流將可能通過電機驅動芯片反向流入輸入電源；這會增加輸入電壓 (VIN)，讓電機本質上變成發電機。這兩種異常運行情況都可能損壞電機驅動芯片。

由于電氣參數很容易在電機運行過程中發生變化，因此必須采取適當的保護措施來保護電機及其驅動芯片免于損壞。電機驅動芯片可提供的保護功能包括：過流保護（OCP）、過壓保護（OVP）和過溫保護（OTP）等。

常見應用

直流電機廣泛應用于冰箱、汽車、醫療設備（如健身監測儀）、航空航天、消費電子（如無人機和游戲控制器）等領域。MPS 提供 MP6508A、MP6614 和 MPQ6612A-D-AEC1 等出色的電機驅動器解決方案，下文將對此進行詳述。

監控攝像機

MP6508A 是一款先進的電機驅動器，其每通道可提供高達 1.2A 的電機電流。它集成了由 N 溝道功率 MOSFET 組成的全橋，工作電壓范圍為 2.7V 至 18V。MP6508A 可用作監控攝像機中的直流電機驅動器，通過可靠的電機控制實現傾斜、平移和變焦等基本功能。

MP6508A 采用小尺寸 QFN-16 (3mmx3mm) 封裝，背面帶散熱焊盤以幫助散熱?？紤]到攝像機需要在各種室內或室外環境中運行，小尺寸與散熱能力至關重要。

圖 1 顯示了 MP6508A 的典型應用電路。

圖1: MP6508A典型應用電路

智能門鎖

MP6614 是一款 H 橋電機驅動器，它可以驅動一臺直流電機、步進電機的一個繞組或其他負載。該器件通過驅動鎖定結構中的可逆電機來實現電子智能鎖的鎖定動作。MP6614 具有內部電流采樣電路以及逐周期電流調節和限制功能，因此不需要低歐姆分流電阻器。

圖 2 所示為 MP6614 的典型應用電路。

圖2: MP6614典型應用電路

螺線管驅動器

MPQ6612A-D-AEC1 是另一款 H 橋電機驅動器，可用于螺線管驅動器，實現對直流電機、步進電機和其他負載的精確控制。MPQ6612A-D-AEC1 的可逆電機驅動功能通過管理 H 橋的輸入信號來啟用和禁用螺線管驅動器。該器件可用于信息娛樂系統以及汽車顯示系統（包括導航、抬頭顯示和儀表盤）。

圖 3 顯示了 MPQ6612A-D-AEC1 的典型應用電路。 

圖3: MPQ6612A-D-AEC1典型應用電路

結語

本文回顧了電機各個運行階段電氣參數的變化，以及針對異常運行情況進行保護的重要性；還介紹了 MPS 針對常見應用的電機驅動器解決方案，包括監控攝像機、智能門鎖和螺線管驅動器，這些方案分別采用了 MP6508A、MP6614 和 MPQ6612A-D-AEC1。

如需了解更多信息，請參閱 MPS 豐富的電機驅動器和電機控制器產品。MPS 提供可用于打印機的步進電機驅動器、可用于玩具的有刷直流電機驅動器以及可用于電動工具的無刷直流驅動器（BLDC驅動器）。