详解电机驱动芯片TB6612的内部结构及应用
tencentUser 2024-01-25

今天讲的是电机驱动芯片TB6612,主要分为以下几个方面:

一、TB6612简介

二、TB6612的特点

三、TB6612引脚说明

四、H桥驱动电路

五、TB6612在平衡小车的应用

六、总结


一、TB6612简介

要实现小车的转向与前进后退控制,我们可以使用单片机实现,但是单片机的IO口带负载能力较弱,而直流电机是大电流感性负载,所以我们需要功率放大器件,所以我们就会使用到TB6612FNG这款电机驱动芯片

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。相比于 L298N的热耗性和外围二极管续流电路,TB6612FNG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信号输入频率范围,通常采用10KHz的频率,并通过改变占空比调节电机的速度。

TB6612实物图

图 1 TB6612实物图

TB6612驱动模块

图 2 TB6612驱动模块


二、TB6612的特点

• T每通道输出最高1.2A的连续驱动电流,启动峰值电流达2A/3.2A(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100kHz;

• 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°C

• 封装:SSOP24(画PCB时注意!)


三、TB6612引脚说明

TB6612引脚说明

图 3 TB6612引脚说明

【引脚1,2】AO1:输出到电机

【引脚3,4】PGND1:接地
【引脚5,6】AO2:输出到电机
【引脚7,8】BO2:输出到电机
【引脚9,10】PGND2:接地
【引脚11,12】B01:输出到电机

【引脚13】VM2:电源输入(电机输入电源),设置为12V

【引脚14】VM3:电源输入(电机输入电源),设置为12V

【引脚15】PWMB:从MCU输入,设置10Khz的PWM频率

【引脚16】BIN2:电机状态控制。

【引脚17】BIN1:电机状态控制。

【引脚18】GND:接地,芯片上的地都是共地

【引脚19】STBY:总使能端,相当于EN,高电平有效,这里直接与VCC连接。

【引脚20】VCC:驱动电源输入(驱动芯片),设置为5V。

【引脚21】AIN1:电机状态控制。

【引脚22】AIN2:电机状态控制。

【引脚23】PWMA:从MCU输入,设置10Khz的PWM频率

【引脚24】VM1:电源输入(电机输入电源),设置为12V


四、H桥驱动电路

TB6612FNG 具有大电流MOSFET-H桥结构,那么刚接触电路的小白想问:什么是H桥结构呢?现在以下面两张图举例,帮助大家简单化理解H桥电路结构。

注:图中的电路Q1,Q2,Q3,Q4为三极管,而TB6612内部集成的是四个MOSFET,我以下图举例,大家不可把下图看做是TB6612内部电路,其内部电路可查看TB6612的参考手册。

① 当Q1,Q4导通,Q2,Q3关断时,电流从Q1,从电机正极通过电机负极,再从Q4流出,完成一条回路,电机Motor正转。

电机正转

图 4 电机正转

② 当Q2,Q3导通,Q1,Q4关断时,电流从Q3,从电机负极通过电机正极,再从Q2流出,完成一条回路,电机Motor反转。

电机反转

图 5 电机反转


五、TB6612在平衡小车的应用

以STM32主控为例,平衡小车中使用到的引脚:

电机1——PB12/PB13
      电机2——PB14/PB15
      PWM1——PA8
      PWM2——PA11

TB6612电机驱动芯片外围电路

图 6 TB6612电机驱动芯片外围电路

AN1和AN2引脚高低电平对应电机状态

图 7 AN1和AN2引脚高低电平对应电机状态


六、总结

总的来说,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。

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