一、 項(xiàng)目名稱：《直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)》

二、 原理圖設(shè)計(jì)第二部分

大家好，上次的電路設(shè)計(jì)中還有實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)的電路沒有完成，今天 我們一起來完善下這部分電路

首先，根據(jù)我們之前的項(xiàng)目需求分析，從電機(jī)的參數(shù)情況，我們選擇了 B772 （PNP 型功率三極管）和 D882（NPN 型功率三極管），基于這兩種三極管型號， 搭建 H 橋模塊電路

在 H 橋模塊電路中，上橋使用 B772，下橋采用 D882，組成的 H 橋示意圖如 下圖所示：

這個(gè) H 橋的工作原理是什么樣呢？我們可以一起來分析一下。首先， 我們假設(shè)圖中的電機(jī)繞組中的電流由電機(jī)的1腳流向2腳，電流流向如下圖所示：

電機(jī)繞組中流過的電流是從哪里來的呢？也就是我們要考慮此時(shí)的源 是誰？源是不是圖中的+5V 電壓源啊？源有了，需要確定回路，回路是不是要從 源的正極出發(fā)，回到源的負(fù)極??？然后圖中示意的電流回路要形成，圖中的 Q1 和 Q8 兩個(gè)三極管就需要導(dǎo)通了，這樣才能形成完整的電流回路

為了更好的描述此時(shí)的電流回路，我們+5V 源使用一個(gè) Vbus 電容來表示，此 時(shí)電流的回路我們可以表示如下：

好了，這個(gè)電流回路是沒問題的，我們說我們的驅(qū)動(dòng)板支持正反轉(zhuǎn)控制，那 么在切換方向前，需要將之前開通的三極管給關(guān)閉，狀態(tài)如下圖所示:

這個(gè)時(shí)候我們來看啊，上一個(gè)狀態(tài)時(shí)對電機(jī)繞組進(jìn)行充電了，如果我們把 H 橋中的四個(gè)管子都關(guān)閉，那么電機(jī)繞組中的沒有地方流動(dòng)了，也就是說此時(shí)能量 沒有泄放回路了，假設(shè)我們把電機(jī)繞組看成電感的話，那么此時(shí)也就是電感斷路 了，是不是會(huì)對開關(guān)三極管造成損傷??？

因此在我們的這個(gè)電路中就需要增加當(dāng)所有管子都關(guān)閉時(shí)的繞組續(xù)流回路， 增加續(xù)流回路的話，我們可以在功率三極管的 CE 之間并聯(lián)二極管即可，如下圖 所示:

然后，此時(shí)我們再來分析續(xù)流回路，繞組續(xù)流時(shí)，所有管子都關(guān)閉了，但是 繞組的電流方向不變，此時(shí)的源我們需要搞清楚，源應(yīng)該變成了電機(jī)繞組，然后 從電機(jī)的 2 腳出發(fā)，然后回到電機(jī)的 1 腳，此時(shí)的續(xù)流回路如下圖所示:

這樣電機(jī)繞組的續(xù)流回路就建立起來了，接下來就可以開通管子 Q2 和 Q7 了來讓電機(jī)往另一個(gè)方向進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)了。那么關(guān)于另一個(gè)方向的分析，這里就不再 贅述了，跟我們上面分析的方法一致，大家可以自行分析

上面是給大家講解了下 H 橋控制的原理，對于 H 橋中的三極管要進(jìn)行導(dǎo)通，
我們就需要給四個(gè)管子分別設(shè)計(jì)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路了

因?yàn)槲覀兪鞘褂?a target='_blank' class='arckwlink_none'>單片機(jī)控制，控制的方式為上橋電平控制，下橋 PWM 控制， 而對于 B772 和 D882 三極管，當(dāng)它們的 CE 需要比較大的電流時(shí)，例如 2A 的電 流，則相應(yīng)的 IB 驅(qū)動(dòng)電流也需要增大，具體是多大呢？我們可以查看下 B772 和 D882 的數(shù)據(jù)手冊：

大家可以看到，上圖為 VCE 和 IC 的關(guān)系，從圖中，我們也可以看出當(dāng) IB 比 較小時(shí)，IC 的電流也相應(yīng)的小，如果 IC 要能達(dá)到 2A，那么則需要的 IB 驅(qū)動(dòng)電流 就需要 10mA 以上

而我們單片機(jī)的話，IO 引腳的驅(qū)動(dòng)能力是很小的，不能夠直接使用單片機(jī)引 腳來驅(qū)動(dòng)功率三極管，因此我們需要單獨(dú)的給 B772 和 D882 設(shè)計(jì)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電 路

我們就想了，要想通過一個(gè)小電流得到比較大的電流，我們還是想到了 三極管，如果三極管 Ic 電流小的話，相應(yīng)的 IB 電流就可以小，通過上圖分析， 如果 B772 和 D882 的 IC 電流要達(dá)到 2A 的話，IB 需要 10mA。如果我們使用一個(gè) 普通的三極管（如 3904）,我們只需要給 3904 的 IB1mA 的驅(qū)動(dòng)電流，則 IC 就可 以有 100mA 的電流，因此，我們可以使用 3904 三極管來驅(qū)動(dòng) B772 和 D882，這 樣可以設(shè)計(jì)出如下電路:

然后我們來看，當(dāng) LH 為高時(shí)，此時(shí) Q4 導(dǎo)通，那么三極管 Q1 的 1 腳就為低， 此時(shí)從邏輯上，Q1 導(dǎo)通是沒問題的，但是，我們說電路設(shè)計(jì)需要考慮好源 回路 阻抗，那么源是+5V，回路是從+5V 出發(fā)，回到+5V 的地，但是缺少阻抗，這樣 的話 Q1 的 IB 電流就會(huì)比較大，從而導(dǎo)致三極管 Q1 損壞了，因此我們可以增加 一個(gè)電阻來限制 IB 電流，那么我們說，如果 Q1 的電流要能達(dá)到 2A 的話，IB 電流需要 10mA 以上，這個(gè)時(shí)候，我們可以來計(jì)算一下，IB 阻抗為多少?也就是下 圖中的 R5 應(yīng)該如何取值？

從圖中我們可以知道，Q4 導(dǎo)通，我們按導(dǎo)通之后 Q4 的 CE 壓降為 0.3V，則 有 Q4 的 C 極為 0.3V，Q1 的 BE 壓降我們可以查看手冊來進(jìn)行選?。?/span>

大家看上圖，當(dāng) Ic 為 2A 的時(shí)候，此時(shí) VBE 大概為 1.4V，我們就按照 1.4V 來進(jìn)行計(jì)算，則Q1的1腳為5V-1.4V = 3.6V。那么R5兩端的壓降為3.6V-0.3V = 3.3V， R5 的電流我們按照 10mA，則可以計(jì)算 R5 的阻值為：R5 = 3.3V/0.01A = 330R，這 樣就可以把 R5 的阻值確定了

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