MOS管H橋原理
電機(jī)驅(qū)動(dòng)
電路首先，單片機(jī)能夠輸出直流信號(hào)，但是它的驅(qū)動(dòng)才能也是有限的，所以單片機(jī)普通做驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)大的功率管如Mos管，來(lái)產(chǎn)生大電流從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)，且占空比大小能夠經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)芯片控制加在電機(jī)上的均勻電壓到達(dá)轉(zhuǎn)速調(diào)理的目的。
電機(jī)驅(qū)動(dòng)主要采用N溝道MOSFET構(gòu)建H橋驅(qū)動(dòng)電路，H 橋是一個(gè)典型的直流電機(jī)控制電路，由于它的電路外形酷似字母H，故得名曰“H 橋”。
4個(gè)開(kāi)關(guān)組成H的4條垂直腿，而電機(jī)就是H中的橫杠。要使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，必需使對(duì)角線(xiàn)上的一對(duì)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，經(jīng)過(guò)不同的電流方向來(lái)控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，其連通電路如圖所示。
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_(kāi)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(qián)低廉，功用完善，輸出功率相對(duì)HIP4082較低，此計(jì)劃采用較多。
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(xiàn)驅(qū)動(dòng)器，作用是進(jìn)步驅(qū)動(dòng)才能，滿(mǎn)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。
所謂的H橋電路就是控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)的。下圖就是一種簡(jiǎn)單的H橋電路，它由2個(gè)p型場(chǎng)效應(yīng)管Q1、Q2與2個(gè)N型場(chǎng)效應(yīng)管Q3、Q4組成，所以它叫P-NMOS管H橋。
橋臂上的4個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管相當(dāng)于四個(gè)開(kāi)關(guān)，P型管在柵極為低電平時(shí)導(dǎo)通，高電平時(shí)關(guān)閉; N型管在柵極為高電平時(shí)導(dǎo)通，低電平時(shí)關(guān)閉。場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制型元件，柵極通過(guò)的電流幾乎為零。
正因?yàn)檫@個(gè)特點(diǎn)，在連接好下圖電路后，控制臂1置高電平(U=VCC)、控制臂2置低電平(U=O) 時(shí)，Q1、Q4關(guān)閉，Q2、Q3導(dǎo)通，電機(jī)左端低電平，右端高電平，所以電流沿箭頭方向流動(dòng)。設(shè)為電機(jī)正轉(zhuǎn)。
控制臂1置低電平、控制臂2置高電平時(shí)，Q2、Q3關(guān)閉，Q1、Q4導(dǎo)通，電機(jī)左端高電平，右端低電平，所以電流沿箭頭方向流動(dòng)。設(shè)為電機(jī)反轉(zhuǎn)。
當(dāng)控制臂1、2均為低電平時(shí)，Q1、Q2導(dǎo)通，Q3、Q4關(guān)閉，電機(jī)兩端均為高電平,電機(jī)不轉(zhuǎn);
當(dāng)控制臂1、2均為高電平時(shí)，Q1、Q2關(guān)閉，Q3、Q4導(dǎo)通，電機(jī)兩端均為低電平,電機(jī)也不轉(zhuǎn)，
所以，此電路有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是無(wú)論控制臂狀態(tài)如何(絕不允許懸空狀態(tài))，H橋都不會(huì)出現(xiàn)“共態(tài)導(dǎo)通”(短路)，很適合我們使用。
(另外還有4個(gè)N型場(chǎng)效應(yīng)管的H橋，內(nèi)阻更小，有“共態(tài)導(dǎo)通"現(xiàn)象，柵極驅(qū)動(dòng)電路較復(fù)雜，或用專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)芯片，如M33883,原理基本相似。)
下面是由與非門(mén)CD4011組成的柵極驅(qū)動(dòng)電路，因?yàn)閱纹瑱C(jī)輸出電壓為0-sV,而我們小車(chē)使用的H橋的控制臂需要0V或7.2V電壓才能使場(chǎng)效應(yīng)管完全導(dǎo)通，PWM輸入0V或5V時(shí)，柵極驅(qū)動(dòng)電路輸出電壓為0V或7.2V,前提是CD4011電源電壓為7.2V，切記。
故CD4011僅做“電壓放大"之用。之所以用兩級(jí)與非門(mén)是為了與MC33886兼容。
兩者結(jié)合就是下面的電路:調(diào)試時(shí)兩個(gè)PWM輸入端其中一個(gè)接地，另一個(gè)懸空(上拉置1)，電機(jī)轉(zhuǎn)為正常。監(jiān)視MOS管溫度，如發(fā)熱立即切斷電源檢查電路。
使用時(shí)單片機(jī)PWM輸出信號(hào): 1路為PWM方波信號(hào)，另一路為高電平(置1)。反轉(zhuǎn)亦然。
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