TB6612FNG在直流電機控制設計中的應用

隨著PWM脈寬調制方式成為直流電機速度控制的主流，在當前的電機驅動控制設計中，集成驅動芯片逐漸取代了傳統晶體管驅動電路，以其精確的數字控制、較強的輸出能力等特點得到了廣泛的應用。本設計中使用的TB6612FNG是一款新型驅動器件，能獨立雙向控制2個直流電機，它具有很高的集成度，同時能提供足夠的輸出能力，運行性能和能耗方面也具有優勢，因此在集成化、小型化的電機控制系統中，它可以作為理想的電機驅動器件。

1 TB6612FNG簡介
TB6612FNG是東芝半導體公司生產的一款直流電機驅動器件，它具有大電流MOSFET-H橋結構，雙通道電路輸出，可同時驅動2個電機。
TB6612FNG每通道輸出最高1．2 A的連續驅動電流，啟動峰值電流達2A／3．2 A(連續脈沖／單脈沖)；4種電機控制模式：正轉／反轉／制動／停止；PWM支持頻率高達100 kHz；待機狀態；片內低壓檢測電路與熱停機保護電路；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路電機控制輸出端；STBY為正常工作／待機狀態控制引腳；VM(4．5～15 V)和VCC(2．7～5．5 V)分別為電機驅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橋驅動器。相比L293D每通道平均600 mA的驅動電流和1．2 A的脈沖峰值電流，它的輸出負載能力提高了一倍。相比L298N的熱耗性和外圍二極管續流電路，它無需外加散熱片，外圍電路簡單，只需外接電源濾波電容
就可以直接驅動電機，利于減小系統尺寸。對于PWM信號，它支持高達100 kHz的頻率，相對以上2款芯片的5 kHz和40 kHz也具有較大優勢。

2 電機控制單元設計
2．1 單元硬件構成
圖2所示為TB6612FNG與AVR單片機組成的電機控制單元。單片機定時器產生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M1和M2的控制。采用定時器輸出硬件PWM脈沖，使得單片機CPU只在改變PWM占空比時參與運算，大大減輕了系統運算負擔和PWM軟件編程開銷。輸入引腳PWMA、PWMB和STBY由I／0電平控制電機運行或制動狀態以及器件工作狀態。電路采用耐壓值25 V的10μF電解電容和0．1μF的電容進行電源濾波，使用功率MOSFET對VM和VCC提供電源反接保護。