h橋mos管驅動(dòng)電路原理

實(shí)踐驅動(dòng)電路中通常要用硬件電路便當地控制開(kāi)關(guān)，電機驅動(dòng)板主要采用兩種驅動(dòng)芯片，一種是全橋驅動(dòng)HIP4082，一種是半橋驅動(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型半橋驅動(dòng)芯片能夠驅動(dòng)高端和低端兩個(gè)N溝道MOSFET，能提供較大的柵極驅動(dòng)電流，并具有硬件死區、硬件防同臂導通等功用。運用兩片IR2104型半橋驅動(dòng)芯片能夠組成完好的直流電機H橋式驅動(dòng)電路，而且IR2104價(jià)錢(qián)低廉，功用完善，輸出功率相對HIP4082較低，此計劃采用較多。

H橋驅動(dòng)原理圖

另外，由于驅動(dòng)電路可能會(huì )產(chǎn)生較大的回灌電流，為避免對單片機產(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)驅動(dòng)器，作用是進(jìn)步驅動(dòng)才能，滿(mǎn)足一定條件后，輸出與輸入相同，可停止數據單向傳輸，即單片機信號能夠到驅動(dòng)芯片，反過(guò)來(lái)不行。

h橋mos管驅動(dòng)電路圖

mos管h橋電機驅動(dòng)電路

如下圖中所示為一個(gè)典型的直流電機控制電路。電路得名于“H橋驅動(dòng)電路”是因為它的形狀酷似字母H。4個(gè)三極管組成H的4條垂直腿，而電機就是H中的橫杠（注意：下圖及隨后的兩個(gè)圖都只是示意圖，而不是完整的電路圖，其中三極管的驅動(dòng)電路沒(méi)有畫(huà)出來(lái)）。

如圖所示，H橋式電機驅動(dòng)電路包括4個(gè)三極管和一個(gè)電機。要使電機運轉，必須導通對角線(xiàn)上的一對三極管。根據不同三極管對的導通情況，電流可能會(huì )從左至右或從右至左流過(guò)電機，從而控制電機的轉向。

H橋驅動(dòng)電路

要使電機運轉，必須使對角線(xiàn)上的一對三極管導通。例如，如圖2所示，當Q1管和Q4管導通時(shí)，電流就從電源正極經(jīng)Q1從左至右穿過(guò)電機，然后再經(jīng)Q4回到電源負極。按圖中電流箭頭所示，該流向的電流將驅動(dòng)電機順時(shí)針轉動(dòng)。當三極管Q1和Q4導通時(shí)，電流將從左至右流過(guò)電機，從而驅動(dòng)電機按特定方向轉動(dòng)（電機周?chē)募^指示為順時(shí)針?lè )较颍?/span>

H橋電路驅動(dòng)電機順時(shí)針轉動(dòng)

下圖所示為另一對三極管Q2和Q3導通的情況，電流將從右至左流過(guò)電機。當三極管Q2和Q3導通時(shí)，電流將從右至左流過(guò)電機，從而驅動(dòng)電機沿另一方向轉動(dòng)（電機周?chē)募^表示為逆時(shí)針?lè )较颍?/span>

H橋驅動(dòng)電機逆時(shí)針轉動(dòng)

使能控制和方向邏輯

驅動(dòng)電機時(shí)，保證H橋上兩個(gè)同側的三極管不會(huì )同時(shí)導通非常重要。如果三極管Q1和Q2同時(shí)導通，那么電流就會(huì )從正極穿過(guò)兩個(gè)三極管直接回到負極。此時(shí)，電路中除了三極管外沒(méi)有其他任何負載，因此電路上的電流就可能達到最大值（該電流僅受電源性能限制），甚至燒壞三極管?；谏鲜鲈?，在實(shí)際驅動(dòng)電路中通常要用硬件電路方便地控制三極管的開(kāi)關(guān)。

改進(jìn)電路在基本H橋電路的基礎上增加了4個(gè)與門(mén)和2個(gè)非門(mén)。4個(gè)與門(mén)同一個(gè)“使能”導通信號相接，這樣，用這一個(gè)信號就能控制整個(gè)電路的開(kāi)關(guān)。而2個(gè)非門(mén)通過(guò)提供一種方向輸人，可以保證任何時(shí)候在H橋的同側腿上都只有一個(gè)三極管能導通。（與本節前面的示意圖一樣，圖4所示也不是一個(gè)完整的電路圖，特別是圖中與門(mén)和三極管直接連接是不能正常工作的。）

具有使能控制和方向邏輯的H橋電路

采用以上方法，電機的運轉就只需要用三個(gè)信號控制：兩個(gè)方向信號和一個(gè)使能信號。如果DIR-L信號為0，DIR-R信號為1，并且使能信號是1，那么三極管Q1和Q4導通，電流從左至右流經(jīng)電機（如圖5所示）;如果DIR-L信號變?yōu)?，而DIR-R信號變?yōu)?，那么Q2和Q3將導通，電流則反向流過(guò)電機。

使能信號與方向信號的使用

實(shí)際使用的時(shí)候，用分立元件制作H橋是很麻煩的，好在現在市面上有很多封裝好的H橋集成電路，接上電源、電機和控制信號就可以使用了，在額定的電壓和電流內使用非常方便可靠。下圖是兩張分立元件的H橋驅動(dòng)電路：

MOS管驅動(dòng)

跟雙極性晶體管相比，一般認為使MOS管導通不需要電流，只要GS電壓高于一定的值，就可以了。這個(gè)很容易做到，但是，我們還需要速度。

在MOS管的結構中可以看到，在GS，GD之間存在寄生電容，而MOS管的驅動(dòng)，實(shí)際上就是對電容的充放電。對電容的充電需要一個(gè)電流，因為對電容充電瞬間可以把電容看成短路，所以瞬間電流會(huì )比較大。選擇/設計MOS管驅動(dòng)時(shí)第一要注意的是可提供瞬間短路電流的大小。

MOS管驅動(dòng)電路第二注意的是，普遍用于高端驅動(dòng)的NMOS，導通時(shí)需要是柵極電壓大于源極電壓。而高端驅動(dòng)的MOS管導通時(shí)源極電壓與漏極電壓（VCC）相同，所以這時(shí) 柵極電壓要比VCC大4V或10V。如果在同一個(gè)系統里，要得到比VCC大的電壓，就要專(zhuān)門(mén)的升壓電路了。很多馬達驅動(dòng)器都集成了電荷泵，要注意的是應該 選擇合適的外接電容，以得到足夠的短路電流去驅動(dòng)MOS管。

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