電機(jī)驅(qū)動-MOS管H橋原理詳細(xì)分析-KIA MOS管

MOS管H橋原理

電機(jī)驅(qū)動

電路首先，單片機(jī)能夠輸出直流信號，但是它的驅(qū)動才能也是有限的，所以單片機(jī)普通做驅(qū)動信號，驅(qū)動大的功率管如Mos管，來產(chǎn)生大電流從而驅(qū)動電機(jī)，且占空比大小能夠經(jīng)過驅(qū)動芯片控制加在電機(jī)上的均勻電壓到達(dá)轉(zhuǎn)速調(diào)理的目的。

電機(jī)驅(qū)動主要采用N溝道MOSFET構(gòu)建H橋驅(qū)動電路，H 橋是一個典型的直流電機(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個開關(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)，必需使對角線上的一對開關(guān)導(dǎo)通，經(jīng)過不同的電流方向來控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，其連通電路如圖所示。

MOS管H橋原理

H橋驅(qū)動原理

實(shí)踐驅(qū)動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)動板主要采用兩種驅(qū)動芯片，一種是全橋驅(qū)動HIP4082，一種是半橋驅(qū)動IR2104，半橋電路是兩個MOS管組成的振蕩，全橋電路是四個MOS管組成的振蕩。

其中，IR2104型半橋驅(qū)動芯片能夠驅(qū)動高端和低端兩個N溝道MOSFET，能提供較大的柵極驅(qū)動電流，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)動芯片能夠組成完好的直流電機(jī)H橋式驅(qū)動電路，而且IR2104價錢低廉，功用完善，輸出功率相對HIP4082較低，此計劃采用較多。

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另外，由于驅(qū)動電路可能會產(chǎn)生較大的回灌電流，為避免對單片機(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)動器，作用是進(jìn)步驅(qū)動才能，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)信號能夠到驅(qū)動芯片，反過來不行。

MOS管H橋原理

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、Q4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?yàn)檫@個特點(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，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)。

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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)。

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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(diǎn)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M33883,原理基本相似。)

下面是由與非門CD4011組成的柵極驅(qū)動電路，因?yàn)閱纹瑱C(jī)輸出電壓為0-sV,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。

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