H橋電機驅動原理與應用

1、H橋電機驅動原理與應用我們首先來看馬達是如何轉動的呢？舉個例子： 你手里拿著一節(jié)電池， 用導 線將馬達和電池兩端對接， 馬達就轉動了； 然后如果你把電池極性反過來會怎么 樣呢？沒有錯，馬達也反著轉了。OK，這個是最基本的了?，F(xiàn)在假設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)開關一個 晶體管來控制馬達的開關。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）讓繼電器導通，馬達轉動；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 轉和停止。問題來了：如果我們要同時需要馬達能夠正轉好反轉， 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。 當我們在其中一種狀態(tài)下， 頻繁的切換 開關狀態(tài)的時候， 馬達的轉速就不再是勻速， 而是變化的了， 相應的扭矩也會改 變。通常反應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)轉了，馬達反轉（如下圖）。此時邏輯值 為 A-0 、注意：千萬不能將同一側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.半導體 H 橋：現(xiàn)在我們來討論使用場效應管連接的 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溝道場效應管；低位的晶體管必須是 NPN型三極管或者 N溝道型場效應管。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 因為當沒有電源供給時， 馬達在自由轉動的情況下是處于發(fā)電狀態(tài)， 同位的電路 接通，相當于將馬達的兩端“短接”， 那么馬達會因為短路而相當與接了一個無 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； 當你把馬達 兩端懸空后，它就恢復自由了。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。半導體晶體管本身有導通電阻， 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 （金屬氧化物半導體場效應晶體管），這里簡稱 MOS管，由于結構和原 理的不同，導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。應用 H 橋的關鍵是四個電路開閉狀態(tài)的準確。 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。它驅動可樂罐大小的馬 達。當然