P-NMOS管H橋
所謂的 H 橋電路就是控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)的。下圖就是一種簡單的 H 橋電路,它由 2 個 P型場效應(yīng)管 Q1、Q2 與 2 個 N 型場效應(yīng)管 Q3、Q3 組成,所以它叫 P-NMOS 管 H 橋。
橋臂上的 4 個場效應(yīng)管相當(dāng)于四個開關(guān),P 型管在柵極為低電平時導(dǎo)通,高電平時關(guān)閉;N 型管在柵極為高電平時導(dǎo)通,低電平時關(guān)閉。場效應(yīng)管是電壓控制型元件,柵極通過的電流幾乎為“零”。
正因為這個特點,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=0)時,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。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,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。設(shè)為電機(jī)反轉(zhuǎn)。
當(dāng)控制臂 1、2 均為低電平時,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,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,此電路有一個優(yōu)點就是無論控制臂狀態(tài)如何(絕不允許懸空狀態(tài)),H 橋都不會出現(xiàn)“共態(tài)導(dǎo)通”(短路),很適合我們使用。
(另外還有 4 個 N 型場效應(yīng)管的 H 橋,內(nèi)阻更小,有“共態(tài)導(dǎo)通”現(xiàn)象,柵極驅(qū)動電路較復(fù)雜,或用專用驅(qū)動芯片,如 MC33883,原理基本相似,不再贅述。)
下面是由與非門 CD4011 組成的柵極驅(qū)動電路,因為單片機(jī)輸出電壓為 0~5V,而我們小車使用的 H 橋的控制臂需要 0V 或 7.2V 電壓才能使場效應(yīng)管完全導(dǎo)通, PWM 輸入 0V 或 5V時,柵極驅(qū)動電路輸出電壓為 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。之所以用兩級與非門是為了與 MC33886 兼容。
兩者結(jié)合就是下面的電路:調(diào)試時兩個 PWM 輸入端其中一個接地,另一個懸空(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。CD4011 的 14 引腳接 7.2V,7引腳接地。
使用時單片機(jī) PWM 輸出信號:1 路為 PWM 方波信號,另一路為高電平(置 1)。反轉(zhuǎn)亦然。
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