電機驅動(dòng)-MOS管H橋原理詳細分析-KIA MOS管

MOS管H橋原理

電機驅動(dòng)

電路首先，單片機能夠輸出直流信號，但是它的驅動(dòng)才能也是有限的，所以單片機普通做驅動(dòng)信號，驅動(dòng)大的功率管如Mos管，來(lái)產(chǎn)生大電流從而驅動(dòng)電機，且占空比大小能夠經(jīng)過(guò)驅動(dòng)芯片控制加在電機上的均勻電壓到達轉速調理的目的。

電機驅動(dòng)主要采用N溝道MOSFET構建H橋驅動(dòng)電路，H 橋是一個(gè)典型的直流電機控制電路，由于它的電路外形酷似字母H，故得名曰“H 橋”。

4個(gè)開(kāi)關(guān)組成H的4條垂直腿，而電機就是H中的橫杠。要使電機運轉，必需使對角線(xiàn)上的一對開(kāi)關(guān)導通，經(jīng)過(guò)不同的電流方向來(lái)控制電機正反轉，其連通電路如圖所示。

MOS管H橋原理

H橋驅動(dòng)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。

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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。

MOS管H橋原理

所謂的H橋電路就是控制電機正反轉的。下圖就是一種簡(jiǎn)單的H橋電路，它由2個(gè)p型場(chǎng)效應管Q1、Q2與2個(gè)N型場(chǎng)效應管Q3、Q4組成，所以它叫P-NMOS管H橋。

橋臂上的4個(gè)場(chǎng)效應管相當于四個(gè)開(kāi)關(guān)，P型管在柵極為低電平時(shí)導通，高電平時(shí)關(guān)閉; N型管在柵極為高電平時(shí)導通，低電平時(shí)關(guān)閉。場(chǎng)效應管是電壓控制型元件，柵極通過(guò)的電流幾乎為零。

正因為這個(gè)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(shí)，Q1、Q4關(guān)閉，Q2、Q3導通，電機左端低電平，右端高電平，所以電流沿箭頭方向流動(dòng)。設為電機正轉。

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控制臂1置低電平、控制臂2置高電平時(shí)，Q2、Q3關(guān)閉，Q1、Q4導通，電機左端高電平，右端低電平，所以電流沿箭頭方向流動(dòng)。設為電機反轉。

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當控制臂1、2均為低電平時(shí)，Q1、Q2導通，Q3、Q4關(guān)閉，電機兩端均為高電平,電機不轉;

當控制臂1、2均為高電平時(shí)，Q1、Q2關(guān)閉，Q3、Q4導通，電機兩端均為低電平,電機也不轉，

所以，此電路有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是無(wú)論控制臂狀態(tài)如何(絕不允許懸空狀態(tài))，H橋都不會(huì )出現“共態(tài)導通”(短路)，很適合我們使用。

(另外還有4個(gè)N型場(chǎng)效應管的H橋，內阻更小，有“共態(tài)導通"現象，柵極驅動(dòng)電路較復雜，或用專(zhuān)用驅動(dòng)芯片，如M33883,原理基本相似。)

下面是由與非門(mén)CD4011組成的柵極驅動(dòng)電路，因為單片機輸出電壓為0-sV,而我們小車(chē)使用的H橋的控制臂需要0V或7.2V電壓才能使場(chǎng)效應管完全導通，PWM輸入0V或5V時(shí)，柵極驅動(dòng)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(mén)是為了與MC33886兼容。

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