H橋電機驅(qū)動原理與應(yīng)用

1、H橋電機驅(qū)動原理與應(yīng)用我們首先來看馬達是如何轉(zhuǎn)動的呢？舉個例子： 你手里拿著一節(jié)電池， 用導(dǎo) 線將馬達和電池兩端對接， 馬達就轉(zhuǎn)動了； 然后如果你把電池極性反過來會怎么 樣呢？沒有錯，馬達也反著轉(zhuǎn)了。OK，這個是最基本的了?，F(xiàn)在假設(shè)你想用一塊指甲蓋大小的微控制芯片 （MCU）。你又如何控制馬達的呢？首先，你手上有一個固態(tài)的狀態(tài)開關(guān)一個 晶體管來控制馬達的開關(guān)。提示：如果你用繼電器連接這些電路的時候， 要在繼電器線圈兩端并一個二 極管。這是為了保護電路不被電感的反向電動勢損壞。二極管的正極（箭頭）要 接地，負極要接在 MCU連接繼電器線圈的輸出端上。電路連接好后， 你可以用一個邏輯輸出的信號來控

2、制馬達了。 高電平（邏輯1）讓繼電器導(dǎo)通，馬達轉(zhuǎn)動；低電平（邏輯 0）讓繼電器斷開，馬達停止。在電路相同的情況下， 把馬達的“極性”反過來接， 我們可以控制馬達的翻 轉(zhuǎn)和停止。問題來了：如果我們要同時需要馬達能夠正轉(zhuǎn)好反轉(zhuǎn)， 怎么辦？難道每次都 要把馬達的連線反過來接？我們先來看另一個概念： 馬達速度。 當(dāng)我們在其中一種狀態(tài)下， 頻繁的切換 開關(guān)狀態(tài)的時候， 馬達的轉(zhuǎn)速就不再是勻速， 而是變化的了， 相應(yīng)的扭矩也會改 變。通常反應(yīng)出來的是馬達速度的變化。我們想要同時控制正反向的話， 就需要更多的電路沒錯， 就是 H橋電路。 H橋電路的“ H”的意思是它實際電路在電路圖上是一個字幕H 的樣式。下

3、圖就是一個用繼電器連接成的 H 橋電路。處于“高”位置的繼電器是控制電源流入的方向， 稱之為“源”電路； 處于 “低”位置的繼電器是控制電源流入地的方向，稱之為“漏”電路?，F(xiàn)在，你將左上電路（ A）和右下電路（ D）接通，馬達就正轉(zhuǎn)了（如下圖） 此時各個端口的邏輯值為 A-1、B-0、 C-0、D-1.將邏輯值反過來，電路的方向就調(diào)轉(zhuǎn)了，馬達反轉(zhuǎn)（如下圖）。此時邏輯值 為 A-0 、注意：千萬不能將同一側(cè)的兩個電路同時接通， 否則會在電源和地之間形成 短路。比如 A和 C或者 B和 D同時為 1.半導(dǎo)體 H 橋：現(xiàn)在我們來討論使用場效應(yīng)管連接的 H橋。這是我們實際使用的 H橋電路的真正形式。

4、我們現(xiàn)在不需要在繼電器兩端接 二極管了，不過還是要在控制管兩端接。下圖是電路圖。在圖上我們看到晶體管代替了繼電器。 在高位的晶體管必須是 PNP型三極管 或者 P溝道場效應(yīng)管；低位的晶體管必須是 NPN型三極管或者 N溝道型場效應(yīng)管。如果你將兩個高位電路或者兩個低位電路同時接通， 你的馬達會自動制動。 這是 因為當(dāng)沒有電源供給時， 馬達在自由轉(zhuǎn)動的情況下是處于發(fā)電狀態(tài)， 同位的電路 接通，相當(dāng)于將馬達的兩端“短接”， 那么馬達會因為短路而相當(dāng)與接了一個無 限大功率的電爐即一個很大的負載， 所以馬達就會產(chǎn)生“電”制動； 當(dāng)你把馬達 兩端懸空后，它就恢復(fù)自由了。為了以避免馬達的反電動勢的危害， 我

5、們?nèi)匀恍枰诰w管兩端接二極管， 因為 馬達線圈在電路開閉瞬間產(chǎn)生的反向電動勢通過會高過電源， 這樣對晶體管和電 路會有很大的影響甚至燒毀零件。半導(dǎo)體晶體管本身有導(dǎo)通電阻， 在通過大電流時會明顯發(fā)熱， 如果沒有散熱措施 會很容易燒毀。這樣就會限制電路功率的增加。Mosfets （金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管），這里簡稱 MOS管，由于結(jié)構(gòu)和原 理的不同，導(dǎo)通電阻遠比普通三極管低， 允許流過更大的電流。 而且 MOS管都內(nèi) 置有反向二極管來保護管子本身。所以采用 MOS管連接 H 橋不但效率可以提高， 電路也可以簡化。使用 MOS管搭建 H橋，高位電路要用 P溝道管； 低位要用 N溝道管。因為

6、N溝道 管比 P溝道管便宜的多， 所以有人用 N溝道管在高位， 加上削波電路來抑制反電 動勢。應(yīng)用 H 橋的關(guān)鍵是四個電路開閉狀態(tài)的準(zhǔn)確。 一旦在電源和地之間出現(xiàn)通路， 毫 無疑問會立刻產(chǎn)生短路，讓你的晶體管變成一枚小炸彈。下面我們介紹一些 H 橋的集成電路，這樣我們可以更容易更安全的使用 H 橋。常用 H 橋集成電路L293 內(nèi)置兩個 H橋，每個橋提供 1A的額定工作電流，和最大 2A的峰值電流。 它能驅(qū)動的馬達一般是不超過 35 毫米照片膠卷筒大小。L298 內(nèi)置兩個 H橋，每個橋提供 1A的額定工作電流，和最大 3A的峰值電流。 它能驅(qū)動的馬達不超過可樂罐大小。LMD18200內(nèi)置 1個 H橋，工作電流 23A，峰值電流 6A。它驅(qū)動可樂罐大小的馬 達。當(dāng)然