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  • H橋,三種H橋驅(qū)動(dòng)方式詳解
    • 發(fā)布時(shí)間:2022-11-12 18:38:08
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    H橋,三種H橋驅(qū)動(dòng)方式詳解
    三種H橋驅(qū)動(dòng)方式
    1、受限單極驅(qū)動(dòng)
    (高端驅(qū)動(dòng))負(fù)載與GND相連。
    H橋 驅(qū)動(dòng)
    即H橋的上半橋臂用PWM控制,而下半橋臂常開(kāi)。
    T0時(shí)刻Q1接PWM,Q2、Q3關(guān)閉,Q4常開(kāi)。Q1不能立即導(dǎo)通,D1導(dǎo)通短時(shí)間續(xù)流,電流I增大,電壓為U。t1時(shí)刻,Q1關(guān)斷,且不能立即關(guān)斷,D1導(dǎo)通短時(shí)間續(xù)流,之后D2導(dǎo)通續(xù)流。
    t2時(shí)刻之后,Q3輸入PWM控制,Q1、Q4關(guān),Q2常開(kāi)。Q3不能立即導(dǎo)通,D3導(dǎo)通續(xù)流,電流反向增大,電壓為-U,t3時(shí)刻Q3關(guān)閉,且不能立即關(guān)閉,D3導(dǎo)通短時(shí)間續(xù)流,D4導(dǎo)通續(xù)流。
    (低端驅(qū)動(dòng))負(fù)載于電源正極相連。
    H橋 驅(qū)動(dòng)
    即上半橋臂導(dǎo)通,下半橋臂用PWM控制,相當(dāng)于負(fù)載于電源正極相連。
    低端驅(qū)動(dòng)導(dǎo)通類(lèi)似于高端驅(qū)動(dòng),不同的是下管關(guān)閉時(shí)續(xù)流環(huán)變成上橋臂與負(fù)載。
    優(yōu)點(diǎn):控制方式簡(jiǎn)單。
    缺點(diǎn):不能剎車(chē)
    (借助這 4 個(gè)開(kāi)關(guān)還可以產(chǎn)生電機(jī)的另外 2 個(gè)工作狀態(tài):
    A) 剎車(chē) —— 將Q2 、Q4開(kāi)關(guān)(或Q1、Q3)接通,則電機(jī)慣性轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的電勢(shì)將被短路,形成阻礙運(yùn)動(dòng)的反電勢(shì),形成“剎車(chē)”作用。
    B) 惰行 —— 4個(gè)開(kāi)關(guān)全部斷開(kāi),則電機(jī)慣性所產(chǎn)生的電勢(shì)將無(wú)法形成電路,從而也就不會(huì)產(chǎn)生阻礙運(yùn)動(dòng)的反電勢(shì),電機(jī)將慣性轉(zhuǎn)動(dòng)較長(zhǎng)時(shí)間。)
    不能能耗制動(dòng),在負(fù)載超過(guò)設(shè)定速度時(shí)不能提供反向力矩。調(diào)速靜差大,調(diào)速性能很差,穩(wěn)定性也不好。
    2、單極驅(qū)動(dòng)
    即對(duì)H橋一側(cè)的半橋輸入高級(jí)定時(shí)器產(chǎn)生的互補(bǔ)PWM控制
    (高端驅(qū)動(dòng))即上橋臂輸入PWM控制,除PWMN控制的下橋臂的另一下橋臂常開(kāi)。相當(dāng)于負(fù)載與GND相連。
    H橋 驅(qū)動(dòng)
    t0時(shí)刻Q1、Q4導(dǎo)通,電流I增加電壓為U,t1時(shí)刻Q1截止,Q2導(dǎo)通,電流I減小,電壓為電機(jī)產(chǎn)生的小負(fù)電壓,此時(shí)Q2、Q4形成通道續(xù)流。
    (此時(shí)mos做續(xù)流通道有兩個(gè)好處
    1.mos導(dǎo)通壓降低比二極管發(fā)熱少,效率更高
    2.二極管不能產(chǎn)生反向電流,而mos管可以通過(guò)反向電流)
    (低端驅(qū)動(dòng))即下橋臂輸入PWM控制,除PWMN控制的上橋臂的另一上橋臂常開(kāi)。相當(dāng)于負(fù)載與電源正極相連。
    與單極高端驅(qū)動(dòng)模式相似,只是把PWM的控制信號(hào)換到了下半橋,把常開(kāi)的橋臂換到了上半橋,相當(dāng)于把電機(jī)負(fù)載與電源正極相連。與高端驅(qū)動(dòng)不同的是,低端驅(qū)動(dòng)在PWM控制橋臂關(guān)閉時(shí),電路的續(xù)流通道換為上橋臂導(dǎo)通續(xù)流。即Q1和Q3導(dǎo)通續(xù)流。
    單極驅(qū)動(dòng)模式
    優(yōu)點(diǎn):?jiǎn)?dòng)快,能加速,剎車(chē),能耗制動(dòng),能量反饋,調(diào)速性能不如雙極模式好,但是相差不多,電機(jī)特性也比較好。如果接成H橋模式,也能實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)。
    在負(fù)載超速時(shí)也能提供反向力矩。
    缺點(diǎn):剎車(chē)時(shí),不能減速到0,速度接近0速度時(shí)沒(méi)有制動(dòng)力。不能突然倒轉(zhuǎn)。動(dòng)態(tài)性能不好,調(diào)速靜差稍大。
    剎車(chē):電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)在PWM關(guān)斷時(shí)間伏秒數(shù)會(huì)大于電源電壓在PWM開(kāi)通時(shí)間加在電機(jī)上的伏秒數(shù),即電機(jī)會(huì)產(chǎn)生反向電流,使電機(jī)產(chǎn)生反向力矩,如果這個(gè)力矩大的話,電機(jī)就可以剎車(chē)。反向電流還可以在PWM開(kāi)通時(shí)反饋回母線電容和電池中,做到能量回饋,如果電池為二次電池,能量反饋是有好處的。
    在控制PWM占空比時(shí),占空比變大電機(jī)加速,占空比減小,速度減小。如果占空比在瞬間減小電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)伏秒值會(huì)很大,產(chǎn)生剎車(chē)的效果,如果占空比突然減小到零,相當(dāng)于把電機(jī)短路,即把電機(jī)直接短路。這是急剎車(chē),會(huì)對(duì)電機(jī),mos管有損傷。
    3、雙極模式
    電樞電壓極性是正負(fù)交替的。需要兩組互補(bǔ)PWM同時(shí)對(duì)4個(gè)MOS管進(jìn)行控制。
    H橋 驅(qū)動(dòng)
    其中Q1和Q2是一組互補(bǔ)PWM,Q3和Q4是另一組互補(bǔ)PWM。
    t0時(shí)刻Q1和Q4導(dǎo)通,t1時(shí)刻,Q3和Q4反向,因?yàn)镼3不能立即導(dǎo)通且感性負(fù)載電流方向不能突變所以D3導(dǎo)通續(xù)流。
    t2時(shí)刻Q1和Q2反向,Q2、Q3、負(fù)載和母線電容續(xù)流,t3時(shí)刻,負(fù)載電流過(guò)零,Q2、Q3、負(fù)載和母線電容電流反向。
    t4時(shí)刻Q3、Q4反向Q4不能立即導(dǎo)通,D4導(dǎo)通續(xù)流,t5時(shí)刻Q1、Q2反向。
    下圖為全過(guò)程的電流,電壓圖:
    H橋 驅(qū)動(dòng)
    優(yōu)點(diǎn):能正反轉(zhuǎn)運(yùn)行,啟動(dòng)快,調(diào)速精度高,動(dòng)態(tài)性能好,調(diào)速靜差小,調(diào)速范圍大,能加速,減速,剎車(chē),倒轉(zhuǎn),能在負(fù)載超過(guò)設(shè)定速度時(shí)提供反向力矩,能克服電機(jī)軸承的靜態(tài)摩擦力,產(chǎn)生非常低的轉(zhuǎn)速。
    缺點(diǎn):控制電機(jī)復(fù)雜,在工作期間,4個(gè)MOS管都處于開(kāi)關(guān)狀態(tài),功耗大。
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