PWM控制电机转速及电机正反转的原理-KIA MOS管
直流电机的调速原理
我们可以做这样的实验，以24V直流电机为例，在电机两端接上24V的直流电源，电机会以满速转动，如果将24V电压降至2/3即16V，那么电机就会以满速的2/3转速运转。由此可知，想要调节电机的转速，只需要控制电机两端的电压即可。
以三极管作为驱动器件驱动小功率的电机，其电路原理图如下图所示。电机作为负载接在三极管的集电极上，基极由单片机控制。
直流电机调速原理图
当单片机输出高电平时，三极管导通，使得电机得电，从而满速运行；当单片机输出低电平时，三极管截止，电机两端没有电压，电机停止转动。那如何使电机两端的电压发生变化，进而控制电机的转速呢？
只要单片机输出占空比可调的方波，即PWM信号即可控制电机两端的电压发生变化，从而实现电机转速的控制。
PWM信号调速的原理
所谓PWM，就是脉冲宽度调制技术，其具有两个很重要的参数：频率和占空比。频率，就是周期的倒数；占空比，就是高电平在一个周期内所占的比例。
PWM方波的示意图如下图所示。
PWM的基本参数
在上图中，频率F的值为1/(T1+T2)，占空比D的值为T1/(T1+T2)。通过改变单位时间内脉冲的个数可以实现调频；通过改变占空比可以实现调压。占空比越大，所得到的平均电压也就越大，幅值也就越大；占空比越小，所得到的平均电压也就越小，幅值也就越小。
PWM调压演示
通过以上原理就可以知道，只要改变PWM信号的占空比，就可以改变直流电机两端的平均电压，从而实现直流电机的调速。
前文说过，改变电机两端的电源极性可以改变电机的转速，那么电路如何实现电机的正反转调速呢？这需要通过H桥电路来实现。
H桥的电路原理如下图所示。
H桥驱动电机电路
H桥电路由四个功率电子开关构成，可以是晶体管也可以是MOS管。电子开关两两构成桥臂，在同一时刻只要对角的两个电子开关导通，另外两个截止，且每个桥臂的上下管不能同时导通。通过这个电路就可以实现电机的正反转调速。
PWM如何实现电机的正转调速
要实现电机的正转只需要做如下设置即可：
A控制端：高电平，控制三极管Q4导通；
B控制端：高电平，控制三极管Q3截止；
C控制端：低电平，控制三极管Q1导通；
D控制端：低电平，控制三极管Q2截止；
通过以上操作，即实现三极管Q2和Q3截止，三极管Q1和Q4导通，电流的流向如下：
VCC→Q1→电机→Q4→GND，实现了电机的正转。
H桥驱动电机正转调速电路
在这种情况下要实现电机转速的调节，只需要给Q4的基极加载PWM信号即可。
PWM如何实现电机的反转调速
要实现电机的反转只需要做如下设置即可：
A控制端：低电平，控制三极管Q4截止；
B控制端：低电平，控制三极管Q3导通；
C控制端：高电平，控制三极管Q1截止；
D控制端：高电平，控制三极管Q2导通；
通过以上操作，即实现三极管Q1和Q4截止，三极管Q2和Q3导通，电流的流向如下：
VCC→Q3→电机→Q2→GND，实现了电机的反转。
H桥驱动电机反转调速电路
在这种情况下要实现电机转速的调节，只需要给Q2的基极加载PWM信号即可。
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