一个三级管驱动直流电机电路分析

只看该作者 · 2009-11-27 12:19

前两天有个公司让我帮忙看他们生产的产品，说他们的产品经常坏，让我帮忙修理一下并找出电路的问题。并且要求最好不用重新设计电路，本人是学信号与信息处理的，对模电也不是很熟，希望大家帮忙给分析一下。电路图容易损害部分如图所示：
这个电路是555构成施密特触发电路产生方波，经过一定的放大处理后驱动电机工作的电路，其中Q1、Q2、Q3分别为9013、9012、9013，因为multisim中没有，所以仿真的时候用2N5551代替，两者的Icm和Pcm是一样的，都是0.5A，0.6W。
R3为模拟的直流电机，用万用表测量后的阻值为15欧姆左右。

只看该作者 · 2009-11-27 12:21

555产生波形如下：
通过调整电位计R8，实现周期的改变，达到速度调整的目的，实际测试中这个波形没有问题。图中的幅度是2V/div

只看该作者 · 2009-11-27 12:23

A点仿真波形如下图，这个点实际中忘记了是什么样的波形了。

只看该作者 · 2009-11-27 12:25

B点波形：（实际电路中测试的结果在正常工作的情况下也和这个波形相同）

只看该作者 · 2009-11-27 12:28

C点波形：（实际测试中正常工作情况下这点波形为方波）

D点波形：正常工作状态下实际测试中该点波形和这个基本相同，但是最大电压没这么大，而且最小值不会到0。可能是电动机的模拟电阻不对

只看该作者 · 2009-11-27 12:33

我修理这个电路的时候遇到两种故障：
故障一、
表现状况：直流电机越转越慢，最后就不转了；
测试波形： B点波形畸变，波形如下，幅度和正常波形相比大概有200mv的衰减：

C点畸变：波形如下，幅度只有1V左右

此时D点电压为幅度很小的三角尖脉冲。

修理：把三极管Q2更换后正常工作，电机正常转动。；

只看该作者 · 2009-11-27 12:34

故障二、
电机无法启动
波形：B点波形都正确，但是D点的波形为幅度小于1V的波形。

C点电压忘记是什么样子了，隐约记得是6V的方波
修理：
把三极管Q1更换后电机正常工作。

只看该作者 · 2009-11-27 12:35

故障大致分析（不一定正确）：
1、故障一的情况是因为三极管Q2的电容的影响，应该选一个速度比较块的三级管（这是别人给我分析的），个人对这个关电还是比较怀疑的。为什么会转着转着就不不转了，并且一停下来就再也无法启动了。我把C3和Q1焊下来又焊上去后能够转一会。所以我觉得这个问题有点莫名其妙的。
2、故障二的情况个人觉得是因为三级管的电流可能是刚好在满足系统要求的边缘，在很多情况下都是刚好能够使电机转动，但是随着环境的变化和使用一段时间后，三极管的参数有一定的波动，使得无法驱动电机。所以更换一个Icm和Pcm略大的管脚匹配的三极管就能避免这个问题了。比如2N3440（1A，1W）

只看该作者 · 2009-11-27 12:40

请各位大侠帮助我把这个电路分析清楚了，在下感激不尽，虽然我也是无偿帮忙给别人分析这个电路，但我更希望能够从中多学点知识。
同时我把我的仿真文件也上传了，感兴趣的可以帮忙分析一下。

2万 · 2009-11-27 12:42

Q1有瞬间大电流，主要是电容C3的充电电流。
Q1用更大电流的功率管，C3适当减少容量，或者串联限流电阻。

只看该作者 · 2009-11-27 12:47

串限流电阻要重新设计电路板，还有其他的方法吗?C3的容值大致位多少比较合适，我觉得他这个电容主要是用来把波形变缓的，不清楚瞬间充电的电流最大能够达到多大。

只看该作者 · 2009-11-27 12:47

感觉这个图有问题，D4，D3用来干什么的？

1万 · 2009-11-27 13:33

本帖最后由 zjp8683463 于 2009-11-27 13:39 编辑

D3，D4典型的与门结构.估计是有个使能功能.

但这个与门的门限有点问题,看A图,输出低电平不能到0,很可能不能关闭后面的三极管.我觉得整个电路的缺点就在这里,其他地方的电阻最好小一点换成10k.

电动机要加一个反向续流二极管,不然会烧输出级的三极管.

4万 · 2009-11-27 14:14

这么臭的电路，还不能改？

PWM输出，居然带个电容负载，能不烧吗？

3万 · 2009-11-27 15:02

这个电路确实比较差劲。
建议楼主：不但要改电路板，应该改整个电路，成本还可以降低一些，少用两支管子。
如果一定不能改电路板，那么将C3换成一支普通二极管如1N4007，注意二极管正极接地。

只看该作者 · 2009-11-27 16:16

同意楼上.
我的分析：关键是C3引起，在启动的的时候，由于占空比比较小，而C3二端的电压上升需要一定的时间，所以马达才启动较慢，在pWM高电平，通过Q1的CE结充电，由于时间比较短，不足于使C3充到5V，在PWM的低电平，C3二端的电压通过马达立即泄放了 .
另外还没有加续流二极管，容易把Q1烧坏.

只看该作者 · 2009-11-27 16:19

D3，D4典型的与门结构.估计是有个使能功能.

但这个与门的门限有点问题,看A图,输出低电平不能到0,很可能不能关闭后面的三极管.我觉得整个电路的缺点就在这里,其他地方的电阻最好小一点换成10k.

电动机要加一个反向 ...
zjp8683463 发表于 2009-11-27 13:33

D4确实是一个使能的作用，接VCC那端其实接的是一个单片机的管脚，我直接接VCC了。

只看该作者 · 2009-11-27 16:24

这个电路确实比较差劲。
建议楼主：不但要改电路板，应该改整个电路，成本还可以降低一些，少用两支管子。
如果一定不能改电路板，那么将C3换成一支普通二极管如1N4007，注意二极管正极接地。 ...
maychang 发表于 2009-11-27 15:02

你那个三极管就是13楼说的反向续流二极管吗？这个管子的作用是什么？
另外我看一般的直流电机驱动都是用H桥做的，你说的能够省两个管子是怎么做的啊。能不能麻烦maychang给我详细描述一下。

只看该作者 · 2009-11-27 16:26

13# zjp8683463
你说的这个缺点可能是引起故障一的原因吗？

只看该作者 · 2009-11-27 16:32

这么臭的电路，还不能改？

PWM输出，居然带个电容负载，能不烧吗？
awey 发表于 2009-11-27 14:14

其实我一拿到这个电路也觉得很垃圾，但是人家又不是全部坏了，只是坏了很多而已，所以的把这个原因解释清楚。人家公司当然很希望不换电路，他们怕换了电路后会导致增加成本。我也希望能够分析出这个的主要毛病是在什么地方。
这个电路的主要矛盾是因为带了容性负载吗？

一个三级管驱动直流电机电路分析

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