直流电机H桥驱动电路

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1、直流电机H桥驱动电路H桥功率驱动电路可应用于步进电机、交流电机及直流电机等的驱动。一、H桥驱动电路所谓 H 桥驱动电路是为直流电机而设计的一种常见电路,它主要实现直流电机的正反向驱动,其典型电路形式如下:从图中可以看出,其形状类似于字母“H”,而作为负载的直流电机是像“桥”一样架在上面的,所以称之为“ H 桥驱动”。4个开关所在位置就称为“桥臂”。从电路中不难看出,假设开关A、D接通,电机为正向转动,则开关B、C接通时,直流电机将反向转动。从而实现了电机的正反向驱动。借助这4个开关还可以产生电机的另外2个工作状态:A) 刹车 将B 、D开关(或A、C)接通,则电机惯性转动产生的电势将被短路,形

2、成阻碍运动的反电势,形成“刹车”作用。B) 惰行 4个开关全部断开,则电机惯性所产生的电势将无法形成电路,从而也就不会产生阻碍运动的反电势,电机将惯性转动较长时间。以上只是从原理上描述了H桥驱动,而实际应用中很少用开关构成桥臂,通常使用晶体管,因为控制更为方便,速度寿命都长于有接点的开关(继电器)。细分下来,晶体管有双极性和MOS管之分,而集成电路(例如L298)只是将它们集成而已,其实质还是这两种晶体管,只是为了设计、使用方便、可靠而做成了一块电路。双极性晶体管构成的 H 桥:MOS管构成的 H 桥:二、使能控制和方向逻辑驱动电机时,保证H桥上两个同侧的三极管不会同时导通非常重要。如果三极管

3、TA和TB同时导通,那么电流就会从正极穿过两个三极管直接回到负极。此时,电路中除了三极管外没有其他任何负载,因此电路上的电流就可能达到最大值(该电流仅受电源性能限制),甚至烧坏三极管。基于上述原因,在实际驱动电路中通常要用硬件电路方便地控制三极管的开关。图4.15所示就是基于这种考虑的改进电路,它在基本H桥电路的基础上增加了4个与门和2个非门。4个与门同一个“使能”导通信号相接,这样,用这一个信号就能控制整个电路的开关。而2个非门通过提供一种方向输人,可以保证任何时候在H桥的同侧腿上都只有一个三极管能导通。(图4.15所示不是一个完整的电路图。)图4.15 具有使能控制和方向逻辑的H桥电路采用

4、以上方法,电机的运转就只需要用三个信号控制:两个方向信号和一个使能信号。如果DIRL信号为0,DIRR信号为1,并且使能信号是1,那么三极管Q1和Q4导通,电流从左至右流经电机(如图4.16所示);如果DIRL信号变为1,而DIRR信号变为0,那么Q2和Q3将导通,电流则反向流过电机。图4.16 使能信号与方向信号的使用实际使用的时候,用分立元件制作H桥是很麻烦的,现在市面上有很多封装好的H桥集成电路,接上电源、电机和控制信号就可以使用了,在额定的电压和电流内使用非常方便可靠。比如常用的L293D、L298N、TA7257P、SN754410等。分立元件的H桥驱动电路图集成电路L298驱动电路图

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