TB6612FNG在直流电机控制设计中的应用

随着PWM脉宽调制方式成为直流电机速度控制的主流，在当前的电机驱动控制设计中，集成驱动芯片逐渐取代了传统晶体管驱动电路，以其精确的数字控制、较强的输出能力等特点得到了广泛的应用。本设计中使用的TB6612FNG是一款新型驱动器件，能独立双向控制2个直流电机，它具有很高的集成度，同时能提供足够的输出能力，运行性能和能耗方面也具有优势，因此在集成化、小型化的电机控制系统中，它可以作为理想的电机驱动器件。

1 TB6612FNG简介
TB6612FNG是东芝半导体公司生产的一款直流电机驱动器件，它具有大电流MOSFET-H桥结构，双通道电路输出，可同时驱动2个电机。
TB6612FNG每通道输出最高1．2 A的连续驱动电流，启动峰值电流达2A／3．2 A(连续脉冲／单脉冲)；4种电机控制模式：正转／反转／制动／停止；PWM支持频率高达100 kHz；待机状态；片内低压检测电路与热停机保护电路；工作温度：-20～85℃；SSOP24小型贴片封装。

如图1所示，TB6612FNG的主要引脚功能：AINl／AIN2、BIN1／BIN2、PWMA／PWMB为控制信号输入端；AO1／A02、B01／B02为2路电机控制输出端；STBY为正常工作／待机状态控制引脚；VM(4．5～15 V)和VCC(2．7～5．5 V)分别为电机驱动电压输入和逻辑电平输入端。
TB6612FNG是基于MOSFET的H桥集成电路，其效率高于晶体管H桥驱动器。相比L293D每通道平均600 mA的驱动电流和1．2 A的脉冲峰值电流，它的输出负载能力提高了一倍。相比L298N的热耗性和外围二极管续流电路，它无需外加散热片，外围电路简单，只需外接电源滤波电容
就可以直接驱动电机，利于减小系统尺寸。对于PWM信号，它支持高达100 kHz的频率，相对以上2款芯片的5 kHz和40 kHz也具有较大优势。

2 电机控制单元设计
2．1 单元硬件构成
图2所示为TB6612FNG与AVR单片机组成的电机控制单元。单片机定时器产生4路PWM输出作为AIN1／AIN2和BIN1／BIN2控制信号，如图2中OCxA、0CxB对电机M1和M2的控制。采用定时器输出硬件PWM脉冲，使得单片机CPU只在改变PWM占空比时参与运算，大大减轻了系统运算负担和PWM软件编程开销。输入引脚PWMA、PWMB和STBY由I／0电平控制电机运行或制动状态以及器件工作状态。电路采用耐压值25 V的10μF电解电容和0．1μF的电容进行电源滤波，使用功率MOSFET对VM和VCC提供电源反接保护。