直流电机驱动电路的核心应用原理在于通过电力电子器件精确控制输送给电机的电流方向和大小，从而实现对电机转速、转向和转矩的灵活调节。其主要基于以下几个关键原理工作：

1. 功率开关控制与H桥拓扑：

   • 驱动电路的核心通常采用由晶体管（如MOSFET、IGBT）构成的“H桥”（H-Bridge）电路。它由四个开关器件组成，排列成“H”形，电机连接在两个“桥臂”中间。
   • 转向控制：
     • 打开对角线上的开关（如S1和S4），同时关闭S2和S3，电流从电源正极经S1->电机->S4流回负极，电机正转。
     • 打开另一对角线上的开关（如S2和S3），同时关闭S1和S4，电流反向流过电机（正极->S2->电机->S3->负极），电机反转。
     • 通过控制这两对开关的不同通断组合，就能方便地改变流过电机的电流方向，实现电机的正反转。
   • 快速通断： 开关器件能够在高频率下快速导通和关断。

2. 脉宽调制调速：

   • PWM（脉冲宽度调制） 是实现高效调速的核心技术。
   • 驱动电路（通常集成在控制器IC或微控制器中）会生成一个固定频率的高频方波信号（PWM信号）。
   • 占空比控制： PWM信号的占空比（Duty Cycle）是指在一个周期内，高电平（导通时间）所占的比例。
   • 等效电压原理： 当PWM信号控制开关器件的通断（比如控制S1和S4同时导通或关断）时：
     • 导通时间长（占空比大）：施加到电机两端的平均电压高。
     • 导通时间短（占空比小）：施加到电机两端的平均电压低。
   • 由于电机具有电感惯性，其转速主要响应的是施加到其两端的平均电压。通过改变PWM占空比，就可以像调节一个连续可变的直流电压一样调节电机两端的平均电压，从而实现平滑的无级调速。占空比越大，平均电压越高，转速通常越高。

3. 电流/转矩调节：

   • 电机的转矩与流过电枢绕组的电流成正比（T = Kᵢ * Iₐ）。
   • 通过调节PWM占空比来控制施加到电机的平均电压，本质上就是在控制流经电机的平均电流大小。
   • 因此，调节PWM占空比不仅能控制转速，也间接地控制了电机的输出转矩。更高的平均电流产生更大的转矩。

4. 续流与能量回馈：

   • 电机是感性负载。当开关器件关断时，电感中的电流不能突变，会产生反电动势试图维持电流方向。
   • H桥中的 “续流二极管” 为这个感应电流提供了一条回流路径（通过二极管流经电源或形成内部回路），避免产生高电压尖峰损坏开关器件，并允许电流平滑衰减。这确保了开关动作的安全性和效率。

5. 保护功能：

   • 实际驱动电路通常包含多重保护机制：
     • 过流保护： 检测电机电流，当电流过大（如堵转）时，迅速关闭开关，防止烧毁器件或电机。
     • 过压/欠压保护： 监视电源电压，防止电压过高或过低导致异常。
     • 过热保护： 监测驱动芯片或功率管温度，过热时关闭输出。
     • 短路保护： 防止桥臂直通（即同一侧的上下开关同时导通，导致电源短路）。

总结来说，直流电机驱动电路的应用原理就是：

• 利用 H桥的开关组合 来控制电流方向（决定转向）。
• 通过 高频率的PWM信号 调节功率开关的通断时间，精确控制施加到电机的平均电压（决定转速）。
• 调节平均电压实际就是控制流过电机的平均电流（决定转矩）。
• 配合续流二极管处理感性负载的续流问题，保证安全。
• 加入各种保护电路确保系统可靠运行。

这种基于高速开关和PWM的方法相比传统的线性调节（如可变电阻），具有效率高、体积小、重量轻、控制响应快、调节精度高等显著优点，是现代直流电机控制的主流方式。