H橋驅(qū)動原理以及MOS管H橋電機(jī)驅(qū)動電路圖

H橋是一個典型的直流電機(jī)控制電路，因?yàn)樗碾娐沸螤羁崴谱帜窰，故得名與“H橋”。4個三極管組成H的4條垂直腿，而電機(jī)就是H中的橫杠(注意：圖中只是簡略示意圖，而不是完整的電路圖，其中三極管的驅(qū)動電路沒有畫出來)。

1、H橋驅(qū)動原理

1)電機(jī)驅(qū)動

電路首先，單片機(jī)能夠輸出直流信號，但是它的驅(qū)動才能也是有限的，所以單片機(jī)普通做驅(qū)動信號，驅(qū)動大的功率管如Mos管，來產(chǎn)生大電流從而驅(qū)動電機(jī)，且占空比大小能夠經(jīng)過驅(qū)動芯片控制加在電機(jī)上的均勻電壓到達(dá)轉(zhuǎn)速調(diào)理的目的。電機(jī)驅(qū)動主要采用N溝道MOSFET構(gòu)建H橋驅(qū)動電路，H 橋是一個典型的直流電機(jī)控制電路，由于它的電路外形酷似字母 H，故得名曰“H 橋”。4個開關(guān)組成H的4條垂直腿，而電機(jī)就是H中的橫杠。要使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，必需使對角線上的一對開關(guān)導(dǎo)通，經(jīng)過不同的電流方向來控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，其連通電路如圖所示。

2)H橋驅(qū)動原理

實(shí)踐驅(qū)動電路中通常要用硬件電路便當(dāng)?shù)乜刂崎_關(guān)，電機(jī)驅(qū)動板主要采用兩種驅(qū)動芯片，一種是全橋驅(qū)動HIP4082，一種是半橋驅(qū)動IR2104，半橋電路是兩個MOS管組成的振蕩，全橋電路是四個MOS管組成的振蕩。其中，IR2104型半橋驅(qū)動芯片能夠驅(qū)動高端和低端兩個N溝道MOSFET，能提供較大的柵極驅(qū)動電流，并具有硬件死區(qū)、硬件防同臂導(dǎo)通等功用。運(yùn)用兩片IR2104型半橋驅(qū)動芯片能夠組成完好的直流電機(jī)H橋式驅(qū)動電路，而且IR2104價錢低廉，功用完善，輸出功率相對HIP4082較低，此計(jì)劃采用較多。

另外，由于驅(qū)動電路可能會產(chǎn)生較大的回灌電流，為避免對單片機(jī)產(chǎn)生影響，最好用隔離芯片隔離，隔離芯片選取有很多方式，如2801等，這些芯片常做控制總線驅(qū)動器，作用是進(jìn)步驅(qū)動才能，滿足一定條件后，輸出與輸入相同，可停止數(shù)據(jù)單向傳輸，即單片機(jī)信號能夠到驅(qū)動芯片，反過來不行。

2、mos管h橋電機(jī)驅(qū)動電路圖

1) 典型mos管H橋直流電機(jī)控制電路

電路得名于“H橋驅(qū)動電路”是由于它的外形酷似字母H。4個三極管組成H的4條垂直腿，而電機(jī)就是H中的橫杠(留意：圖1及隨后的兩個圖都只是表示圖，而不是完好的電路圖，其中三極管的驅(qū)動電路沒有畫出來)。

如圖所示，H橋式電機(jī)驅(qū)動電路包括4個三極管和一個電機(jī)。要使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，必需導(dǎo)通對角線上的一對三極管。依據(jù)不同三極管對的導(dǎo)通狀況，電流可能會從左至右或從右至左流過電機(jī)，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向。

要使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，必須使對角線上的一對三極管導(dǎo)通。例如，如圖2所示，當(dāng)Q1管和Q4管導(dǎo)通時，電流就從電源正極經(jīng)Q1從左至右穿過電機(jī)，然后再經(jīng)Q4回到電源負(fù)極。按圖中電流箭頭所示，該流向的電流將驅(qū)動電機(jī)順時針轉(zhuǎn)動。當(dāng)三極管Q1和Q4導(dǎo)通時，電流將從左至右流過電機(jī)，從而驅(qū)動電機(jī)按特定方向轉(zhuǎn)動(電機(jī)四周的箭頭指示為順時針方向)。

圖3所示為另一對三極管Q2和Q3導(dǎo)通的狀況，電流將從右至左流過電機(jī)。當(dāng)三極管Q2和Q3導(dǎo)通時，電流將從右至左流過電機(jī)，從而驅(qū)動電機(jī)沿另一方向轉(zhuǎn)動(電機(jī)四周的箭頭表示為逆時針方向)。

2) 使能控制和方向邏輯

驅(qū)動電機(jī)時，保證H橋上兩個同側(cè)的三極管不會同時導(dǎo)通十分重要。假如三極管Q1和Q2同時導(dǎo)通，那么電流就會從正極穿過兩個三極管直接回到負(fù)極。此時，電路中除了三極管外沒有其他任何負(fù)載，因而電路上的電流就可能到達(dá)最大值(該電流僅受電源性能限制)，以至燒壞三極管?；谏鲜鼍売桑趯?shí)踐驅(qū)動電路中通常要用硬件電路便當(dāng)?shù)乜刂迫龢O管的開關(guān)。

改良電路在根本H橋電路的根底上增加了4個與門和2個非門。4個與門同一個“使能”導(dǎo)通訊號相接，這樣，用這一個信號就能控制整個電路的開關(guān)。而2個非門經(jīng)過提供一種方向輸入，能夠保證任何時分在H橋的同側(cè)腿上都只要一個三極管能導(dǎo)通。(與本節(jié)前面的表示圖一樣，圖4所示也不是一個完好的電路圖，特別是圖中與門和三極管直接銜接是不能正常工作的)

采用以上辦法，電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)就只需求用三個信號控制：兩個方向信號和一個使能信號。假如DIR-L信號為0，DIR-R信號為1，并且使能信號是1，那么三極管Q1和Q4導(dǎo)通，電流從左至右流經(jīng)電機(jī)(如圖5所示);假如DIR-L信號變?yōu)?，而DIR-R信號變?yōu)?，那么Q2和Q3將導(dǎo)通，電流則反向流過電機(jī)。

實(shí)踐運(yùn)用的時候，用分立元件制造H橋是很費(fèi)事的，好在如今市面上有很多封裝好的H橋集成電路，接上電源、電機(jī)和控制信號就能夠運(yùn)用了，在額定的電壓和電流內(nèi)運(yùn)用十分便當(dāng)牢靠。附兩張分立元件的H橋驅(qū)動電路：

審核編輯：湯梓紅