基于LM393的電機(jī)保護(hù)電路設(shè)計(jì)
        前段時(shí)間參與項(xiàng)目中電機(jī)保護(hù)電路的設(shè)計(jì)，用運(yùn)放的電壓比較功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，初選LM741CN單路運(yùn)放芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)測(cè)試當(dāng)負(fù)端基準(zhǔn)電壓小于2.0V時(shí)，芯片輸出不穩(wěn)定，不能滿足要求；接著選擇了LM393雙路運(yùn)放芯片，經(jīng)過(guò)深入測(cè)試證實(shí)，當(dāng)其負(fù)端輸入電壓在0.05-4.1V范圍內(nèi)均可可靠的進(jìn)行工作，是一款不錯(cuò)的電壓比較運(yùn)放。

一、LM741測(cè)試

1、當(dāng)A點(diǎn)電壓大于B點(diǎn)電壓時(shí)，Vout反轉(zhuǎn)，由低電平變?yōu)楦唠娖剑瑑x器報(bào)警，以防止電機(jī)過(guò)載損壞；

2、運(yùn)放實(shí)際供電為5.12V（微機(jī)-11型電源+5V輸出）；

3、LM741負(fù)輸入端基準(zhǔn)電壓V=5*R4/（R3+R4）=1.503V；

4、C1,C2濾波；R1為2W、1%金屬膜電阻；R2,R5保護(hù)運(yùn)放LM741正負(fù)輸入端；R3,R4為L(zhǎng)M741負(fù)輸入端分壓電阻，精度為1%；R6反饋電阻，保護(hù)芯片；R6保護(hù)輸出端目標(biāo)。

5、電機(jī)用電阻替代，以實(shí)現(xiàn)A點(diǎn)分壓；

6、LM741正輸入端電壓來(lái)自“微機(jī)-11型電源”的+6V~26V在R1上的分壓，R1和電機(jī)代替電阻根據(jù)具體情況配置；

7、LM741負(fù)輸入端電壓來(lái)自“微機(jī)-11型電源”的+5V在R4上的分壓，R3和R4根據(jù)具體情況配置；

8、當(dāng)B點(diǎn)分壓為1.5V、1V、0.4V，A點(diǎn)分壓大于或小于B點(diǎn)電壓時(shí)，運(yùn)放輸出均為高電平，不能達(dá)到使用要求；

9、將B點(diǎn)分壓配置為2.476V,調(diào)節(jié)A端分壓：

   當(dāng)A點(diǎn)分壓小于2.476V時(shí)，輸出Vout為低電平1.795V；當(dāng)A點(diǎn)分壓大于2.476V時(shí)，輸出Vout為高電平4.57V。芯片用作比較器正常工作；

10、進(jìn)行進(jìn)一步測(cè)試，當(dāng)負(fù)端輸入電壓小于2.0V時(shí)，芯片用作比較器時(shí)不能正常工作。

結(jié)論：LM741用作比較器時(shí)，當(dāng)負(fù)端基準(zhǔn)電壓小于2.0V，芯片不能正常工作。

LM393有效基準(zhǔn)電壓測(cè)試

1、LM393用作電壓比較器，當(dāng)A點(diǎn)電壓大于B點(diǎn)電壓時(shí)，LED點(diǎn)亮，用以警告電機(jī)負(fù)載過(guò)大；

2、由于芯片輸出端的內(nèi)部電路為三極管的集電極，因此根據(jù)手冊(cè)Vout需接入10K上拉電阻；

3、輸出端接一個(gè)白色LED，以指示電平轉(zhuǎn)換，由于芯片輸出能力不強(qiáng)，不需接入限流電阻；

4、LM393正輸入端電壓來(lái)自“微機(jī)-11型電源”的+6V~26V在R1上的分壓，R1和電機(jī)代替電阻根據(jù)具體情況配置；

5、LM393負(fù)輸入端電壓來(lái)自“微機(jī)-11型電源”的+5V在R4上的分壓，R3和R4根據(jù)具體情況配置；

6、據(jù)手冊(cè)說(shuō)明，LM393只用單路運(yùn)放時(shí)，閑置管腳需進(jìn)行接地處理。

7、以下測(cè)試用來(lái)確定LM393用作比較器時(shí)能夠正常工作的最大和最小基準(zhǔn)電壓（兩路均做測(cè)試）：

第一路：（1，2，3腳）

當(dāng)負(fù)端輸入為0.164V(分壓電阻為R3=10K,R4=330)，芯片可以正常工作，正負(fù)端壓差為12mV。

當(dāng)負(fù)端輸入為0.272V(分壓電阻為R3=10K,R4=560)，芯片可以正常工作，正負(fù)端壓差為8mV。

當(dāng)負(fù)端輸入為2.0V(分壓電阻為R3=10K,R4=6.8K)，芯片可以正常工作，正負(fù)端壓差為6mV。

第二路：（5，6，7腳）

當(dāng)負(fù)端輸入為0V(6腳接GND),芯片可以正常工作，正負(fù)端壓差為2.1mV。

當(dāng)負(fù)端輸入為0.0506V(分壓電阻為R3=10K,R4=100),芯片可以正常工作，正負(fù)端壓差為2mV。

當(dāng)負(fù)端輸入為1.540(分壓電阻為R3=10K,R4=4.3K),芯片可以正常工作，正負(fù)端壓差為3mV。

當(dāng)負(fù)端輸入為3.580V(分壓電阻為R3=4.3K,R4=10K),芯片可以正常工作，正負(fù)端壓差為4mV。

當(dāng)負(fù)端輸入為3.936V(分壓電阻為R3=4.3K,R4=14.3K),芯片可以正常工作，正負(fù)端壓差為8mV。

當(dāng)負(fù)端輸入為4.133V(分壓電阻為R3=4.3K,R4=18K),芯片可以正常工作，正負(fù)端壓差為180mV。

當(dāng)負(fù)端輸入為4.214V(分壓電阻為R3=4.3K,R4=20K),芯片不能正常工作,輸出均為低電平。

結(jié)論：LM393用作比較器時(shí)，負(fù)端基準(zhǔn)電壓在0.05--4.1V范圍內(nèi)可正常工作。

功能驗(yàn)證

1、依據(jù)圖示電路在面包板上搭建2個(gè)獨(dú)立的電路，必要時(shí)需在電源和電機(jī)間串入電流表，以檢測(cè)電流變化；

2、2個(gè)電路分別使用了LM393的兩個(gè)單元，以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)單元的同時(shí)測(cè)試；

3、運(yùn)放實(shí)際供電為5.12V（微機(jī)-11型電源+5V輸出）；

4、B點(diǎn)實(shí)際電壓為5.12*1.2/(6.8+1.2)=0.768V;

5、當(dāng)A點(diǎn)電壓大于0.768V，Vout輸出高電平，LED點(diǎn)亮，此時(shí)通過(guò)電機(jī)電流I=0.768/5.1=150mA；

 （借住工具阻礙電機(jī)轉(zhuǎn)鈾轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)萬(wàn)用表示數(shù)高于150mA時(shí)，LED點(diǎn)亮）

6、將面包板固定在紙盒上，以保護(hù)電路、方便測(cè)試；

7、R1電關(guān)鍵元件，采用1%、1W5、5.1歐金屬膜電阻；LM393采用TI公司SO-8封裝；