01H橋驅(qū)動(dòng)原理

1.1電機(jī)驅(qū)動(dòng)

電路首先，單片機(jī)能夠輸出直流信號，但是它的驅(qū)動(dòng)才能也是有限的，所以單片機(jī)普通做驅(qū)動(dòng)信號，驅(qū)動(dòng)大的功率管如MOS管，來產(chǎn)生大電流從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)，且占空比大小能夠經(jīng)過驅(qū)動(dòng)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(dòng)主要采用N溝道MOSFET構(gòu)建H橋驅(qū)動(dòng)電路，H 橋是一個(gè)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(gè)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)，必須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。

1.2 H橋驅(qū)動(dòng)原理

實(shí)踐驅(qū)動(dòng)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(dòng)板主要采用兩種驅(qū)動(dòng)芯片，一種是全橋驅(qū)動(dòng)HIP4082，一種是半橋驅(qū)動(dòng)IR2104，半橋電路是兩個(gè)MOS管組成的振蕩，全橋電路是四個(gè)MOS管組成的振蕩。其中，IR2104型半橋驅(qū)動(dòng)芯片能夠驅(qū)動(dòng)高端和低端兩個(gè)N溝道MOSFET，能提供較大的柵極驅(qū)動(dòng)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(dòng)芯片能夠組成完好的直流電機(jī)H橋式驅(qū)動(dòng)電路，而且IR2104價(jià)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(dòng)電路可能會(huì)產(chǎn)生較大的回灌電流，為避免對單片機(jī)產(chǎn)生影響，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(dòng)器，作用是進(jìn)步驅(qū)動(dòng)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(dòng)芯片，反過來不行。

02MOS管H橋電路

圖1中所示為一個(gè)典型的直流電機(jī)控制電路。

電路得名于“H橋驅(qū)動(dòng)電路”是由于它的外形酷似字母H。4個(gè)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(gè)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(dòng)電路沒有畫出來)。

如圖所示，H橋式電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路包括4個(gè)三極管和一個(gè)電機(jī)。要使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，必須導(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(huì)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(shí)，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(dòng)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)三極管Q1和Q4導(dǎo)通時(shí)，電流將從左至右流過電機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)按特定方向轉(zhuǎn)動(dòng)(電機(jī)四周的箭頭指示為順時(shí)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(shí)，電流將從右至左流過電機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)沿另一方向轉(zhuǎn)動(dòng)(電機(jī)四周的箭頭表示為逆時(shí)針方向)。

03使能控制和方向邏輯

驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，保證H橋上兩個(gè)同側(cè)的三極管不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通十分重要。假如三極管Q1和Q2同時(shí)導(dǎo)通，那么電流就會(huì)從正極穿過兩個(gè)三極管直接回到負(fù)極。此時(shí)，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)ZD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(dòng)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(gè)與門和2個(gè)非門。4個(gè)與門同一個(gè)“使能”導(dǎo)通訊號相接，這樣，用這一個(gè)信號就能控制整個(gè)電路的開關(guān)。而2個(gè)非門經(jīng)過提供一種方向輸人，能夠保證任何時(shí)分在H橋的同側(cè)腿上都只要一個(gè)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(gè)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(gè)信號控制：兩個(gè)方向信號和一個(gè)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(shí)分，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。

原文標(biāo)題：干貨 | 4個(gè)MOS管驅(qū)動(dòng)的全橋電路原理講解

文章出處：【微信公眾號：電源研發(fā)精英圈】歡迎添加關(guān)注！文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

審核編輯：湯梓紅