H橋電機驅動原理與應用_第1頁
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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

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