本文探讨了以TL494为核心，融合PWM技术的直流电机控制系统的构建。文章深入解析了直流电机PWM调速的机理、接口电路的设计、H桥功率驱动原理及其电路设计。实验验证了基于TL494的H桥直流电机控制系统在简化电路结构、提升驱动能力、降低功耗以及便利控制方面的优势，确保了系统的稳定性能。
关键词：TL494；PWM；H桥；直流电机
凭借优异的启动、制动和调速特性，直流电机在工业、航天等多个领域得到广泛应用。随着电力电子技术的不断发展，PWM调速技术已成为直流电机调速的主流，以其高精度、快速响应、宽调速范围和低功耗等特性受到青睐。H桥电路作为功率驱动器，能够实现直流电机的四象限运行，包括正转、正转制动、反转、反转制动，已在现代直流电机伺服系统中得到广泛应用。
1. 直流电机PWM调速控制原理
众所周知，直流电动机的转速公式为：n=(U-IR)/Kφ，其中U为电枢端电压，I为电枢电流，R为电枢电路总电阻，φ为每极磁通量，K为电动机结构参数。直流电机转速控制主要分为励磁控制法和电枢电压控制法。励磁控制法应用较少，而电枢电压控制法在大多数应用场合中占据主导地位。随着电力电子技术的进步，PWM技术成为改变电枢电压的常用调速方法，通过调整电机电枢电压的接通时间与通电周期的比值（占空比）来控制电机速度。
PWM技术的核心部件是电压-脉宽变换器，其作用是根据控制指令信号对脉冲宽度进行调制，以控制大功率晶体管的导通时间，实现对电枢绕组两端电压的控制。电压-脉宽变换器由三角波发生器、加法器和比较器组成，其中三角波发生器产生一定频率的三角波，经加法器与输入指令信号相加，产生信号UI+UT，然后送入比较器。比较器输出开关信号，脉冲宽度随指令信号变化而变化。
2. 直流电机驱动控制总流程图
直流电机驱动控制电路包括控制信号电路、脉宽调制电路、驱动信号放大电路、H桥功率驱动电路等部分，控制总流程如图3所示。安徽皖南电机由图3可知，单片机发出电机逻辑控制信号，包括电机运转方向信号Dir、电机调速信号PWM及电机制动信号Brake，然后由TL494进行脉宽调制，驱动H桥功率电路来驱动直流电机。H桥电路由4个大功率增强型场效应管构成，用于改变电机转向和放大驱动信号。
3. TL494脉冲宽度调制电路
3.1 TL494各管脚功能
TL494芯片内部电路包括基准电压产生电路、振荡电路、间歇期调整电路、两个误差放大器、脉宽调制比较器以及输出电路等，共16个管脚。其广泛应用于单端正激双管式、半桥式、全桥式开关电源，具有集成脉宽调制电路、内置线性锯齿波振荡器、内置误差放大器、内置5V参考基准电压源、可调整死区时间、内置功率晶体管等特性。
3.2 工作原理简述
TL494是一个固定频率的脉冲宽度调制电路，内置线性锯齿波振荡器，振荡频率可通过外部电阻和电容调节。输出脉冲宽度通过电容CT上的正极性锯齿波电压与控制信号进行比较来实现，功率输出管Q1和Q2受控于或非门。当控制信号增大，输出脉冲宽度将减小。
3.3 基于TL494推挽式输出的电路设计
该控制系统的具体实现电路如图5所示。安徽皖南电机系统功率驱动选用MOSFET，其输入阻抗很高，可直接由晶体三极管驱动。TL494的13脚用于控制输出模式，在本系统中，选择将该端输入为低电平，此时TL494内触发器Q1和Q2不起作用，两路输出相同，频率和振荡器频率相同、*大占空比为98%。
4. H桥功率驱动原理与电路设计
驱动信号经TL494脉宽调制后，在直流电机控制中常用H桥电路作为驱动器的功率驱动电路。这种驱动电路可方便地实现直流电机的四象限运行，包括正转、正转制动、反转、反转制动。皖南电机功率MOSFET作为压控元件，具有输入阻抗大、开关速度快、无二次击穿现象等特点，满足高速开关动作需求，因此常用功率MOSFET构成H桥电路的桥臂。
5. 结束语
本文所述的直流电机调速系统以TL494为核心，构成H桥双极式PWM直流电机调速系统，实现了对直流电机的速度控制，并具有精度高、响应速度快、稳定性好等优点。从实际应用来看，TL494用于直流电机的PWM调速，不仅具有良好的性能，而且经济可靠，具有很大的实用价值。皖南电机价格表
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