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二極管、三極管、MOS管、橋堆

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mos管h橋驅(qū)動(dòng)電路圖-mos管h橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和設(shè)計(jì)原理詳解
  • 發(fā)布時(shí)間:2019-11-28 15:52:11
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mos管h橋驅(qū)動(dòng)電路圖
mos管h橋
h橋是一種電子電路,可使其連接的負(fù)載或輸出端兩端電壓反相/電流反向。這類電路可用于機(jī)器人及其它實(shí)作場(chǎng)合中直流電動(dòng)機(jī)的順反向控制及轉(zhuǎn)速控制、步進(jìn)電機(jī)控制(雙極型步進(jìn)電機(jī)還必須要包含兩個(gè)H橋的電機(jī)控制器),電能變換中的大部分直流-交流變換器(如逆變器及變頻器)、部分直流-直流變換器(推挽式變換器)等,以及其它的功率電子裝置。
h橋是一個(gè)典型的直流電機(jī)控制電路,因?yàn)樗碾娐沸螤羁崴谱帜窰,故得名與“H橋”。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。H橋電路,既可以分立元器件形式搭建,也可以整合到集成電路上。“H橋”的名稱起源于其電路,兩個(gè)并聯(lián)支路和一個(gè)負(fù)載接入/電路輸出支路,看上去構(gòu)成了形如“H”字母的電路結(jié)構(gòu)。
mos管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(duì)HIP4082較低,此計(jì)劃采用較多。
mos管h橋驅(qū)動(dòng)電路圖
H橋驅(qū)動(dòng)原理圖
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(duì)單片機(jī)產(chǎn)生影響,最好用隔離芯片隔離,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(hào)能夠到驅(qū)動(dòng)芯片,反過(guò)來(lái)不行。
mos管h橋驅(qū)動(dòng)電路
如下圖中所示為一個(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”是因?yàn)樗男螤羁崴谱帜窰。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(注意:下圖及隨后的兩個(gè)圖都只是示意圖,而不是完整的電路圖,其中三極管的驅(qū)動(dòng)電路沒有畫出來(lái))。
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(duì)角線上的一對(duì)三極管。根據(jù)不同三極管對(duì)的導(dǎo)通情況,電流可能會(huì)從左至右或從右至左流過(guò)電機(jī),從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向。
mos管h橋驅(qū)動(dòng)電路圖
H橋驅(qū)動(dòng)電路
要使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),必須使對(duì)角線上的一對(duì)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(guò)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(guò)電機(jī),從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)按特定方向轉(zhuǎn)動(dòng)(電機(jī)周圍的箭頭指示為順時(shí)針方向)。
mos管h橋驅(qū)動(dòng)電路圖
H橋電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)
下圖所示為另一對(duì)三極管Q2和Q3導(dǎo)通的情況,電流將從右至左流過(guò)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(guò)電機(jī),從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)沿另一方向轉(zhuǎn)動(dòng)(電機(jī)周圍的箭頭表示為逆時(shí)針方向)。
mos管h橋驅(qū)動(dòng)電路圖
H橋驅(qū)動(dòng)電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)
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)通非常重要。如果三極管Q1和Q2同時(shí)導(dǎo)通,那么電流就會(huì)從正極穿過(guò)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,因此電路上的電流就可能達(dá)到最大值(該電流僅受電源性能限制),甚至燒壞三極管?;谏鲜鲈颍趯?shí)際驅(qū)動(dòng)電路中通常要用硬件電路方便地控制三極管的開關(guān)。
改進(jìn)電路在基本H橋電路的基礎(chǔ)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)通信號(hào)相接,這樣,用這一個(gè)信號(hào)就能控制整個(gè)電路的開關(guān)。而2個(gè)非門通過(guò)提供一種方向輸人,可以保證任何時(shí)候在H橋的同側(cè)腿上都只有一個(gè)三極管能導(dǎo)通。(與本節(jié)前面的示意圖一樣,圖4所示也不是一個(gè)完整的電路圖,特別是圖中與門和三極管直接連接是不能正常工作的。)
mos管h橋驅(qū)動(dòng)電路圖
具有使能控制和方向邏輯的H橋電路
采用以上方法,電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)就只需要用三個(gè)信號(hào)控制:兩個(gè)方向信號(hào)和一個(gè)使能信號(hào)。如果DIR-L信號(hào)為0,DIR-R信號(hào)為1,并且使能信號(hào)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);如果DIR-L信號(hào)變?yōu)?,而DIR-R信號(hào)變?yōu)?,那么Q2和Q3將導(dǎo)通,電流則反向流過(guò)電機(jī)。
mos管h橋驅(qū)動(dòng)電路圖
使能信號(hào)與方向信號(hào)的使用
實(shí)際使用的時(shí)候,用分立元件制作H橋是很麻煩的,好在現(xiàn)在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(hào)就可以使用了,在額定的電壓和電流內(nèi)使用非常方便可靠。
mos管h橋驅(qū)動(dòng)電路圖
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