什么是H橋?
H橋是一個比較簡單的電路,通常它會包含四個獨立控制的開關(guān)元器件(例如MOSFET),它們通常用于驅(qū)動電流較大的負(fù)載,比如電機,至于為什么要叫H橋(HBridge),因為長得比較像字母H,具體如下圖所示;
從上圖中可以看到,其形狀類似于字母“H”,而作為負(fù);載的直流電機是像“橋”一樣架在上面的;所以稱之為“H橋驅(qū)動”。4個開關(guān)所在位置就稱為“橋臂”。在電路中可以做電子開關(guān)的有三極管和MOS管??梢允褂眠@兩種器件代替開關(guān)從而實現(xiàn)。
這里有四個開關(guān)元器件Q1,Q2,Q3,Q4,另外還有一個直流電機M,D1,D2,D3,D4是MOSFET的續(xù)流二極管;
開關(guān)狀態(tài)
下面以控制一個直流電機為例,對H橋的幾種開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行簡單的介紹,其中正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)是人為規(guī)定的方向,實際工程中按照實際情況進(jìn)行劃分即可;
正轉(zhuǎn)
通常H橋用來驅(qū)動感性負(fù)載,這里我們來驅(qū)動一個直流電機;
打開Q1和Q4;
關(guān)閉Q2和Q3;
此時假設(shè)電機正轉(zhuǎn),這電流依次經(jīng)過Q1,M,Q4,在圖中使用黃色線段進(jìn)行標(biāo)注,具體如下圖所示;
正轉(zhuǎn)
反轉(zhuǎn)
另外一種狀態(tài)則是電機反轉(zhuǎn);此時四個開關(guān)元器件的狀態(tài)如下;
關(guān)閉Q1和Q4;
打開Q2和Q3;
此時電機反轉(zhuǎn)(與前面介紹的情況相反),這電流依次經(jīng)過Q2,M,Q3,在圖中使用黃色線段進(jìn)行標(biāo)注,具體如下圖所示;
反轉(zhuǎn)
調(diào)速
如果要對直流電機調(diào)速,其中的一種方案就是;
關(guān)閉Q2,Q3;
打開Q1,Q4上給它輸入50%占空比的PWM波形,這樣就達(dá)到了降低轉(zhuǎn)速的效果,如果需要增加轉(zhuǎn)速,則將輸入PWM的占空比設(shè)置為100%;
停止?fàn)顟B(tài)
這里以電機從正轉(zhuǎn)切換到停止?fàn)顟B(tài)為例;
正轉(zhuǎn)情況下;Q1和Q4是打開狀態(tài);
這時候如果關(guān)閉Q1和Q4,直流電機內(nèi)部可以等效成電感,也就是感性負(fù)載,電流不會突變,那么電流將繼續(xù)保持原來的方向進(jìn)行流動,這時候我們希望電機里的電流可以快速衰減;
這里有兩種辦法:
第一種:關(guān)閉Q1和Q4,這時候電流仍然會通過反向續(xù)流二極管進(jìn)行流動,此時短暫打開Q1和Q3從而達(dá)到快速衰減電流的目的;
第二種:準(zhǔn)備停止的時候,關(guān)閉Q1,打開Q2,這時候電流并不會衰減地很快,電流循環(huán)在Q2,M,Q4之間流動,通過MOSFET的內(nèi)阻將電能消耗掉;
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