H橋驅(qū)動(dòng)原理與應(yīng)用

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,*,*,H,橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理與應(yīng)用,舉個(gè)例子：你手里拿著一節(jié)電池，用導(dǎo)線將馬達(dá)和電池兩端對(duì)接，馬達(dá)就轉(zhuǎn)動(dòng)了；然后如果你把電池極性反過(guò)來(lái)會(huì)怎么樣呢？沒(méi)有錯(cuò)，馬達(dá)也反著轉(zhuǎn)了。,想用一塊指甲蓋大小的微控制芯片,(MCU),。你又如何控制馬達(dá)的呢？首先，你手上有一個(gè)固態(tài)的狀態(tài)開(kāi)關(guān),一個(gè)晶體管,來(lái)控制馬達(dá)的開(kāi)關(guān)。,提示：如果你用繼電器連接這些電路的時(shí)候，要在繼電器線圈兩端并一個(gè)二極管。這是為了保護(hù)電路不被電感的反向電動(dòng)勢(shì)損壞。二極管的正極（箭頭）要接地，負(fù)極要接在,MCU,連接繼電器線圈的輸出端上。,電路連接好后，你可

2、以用一個(gè)邏輯輸出的信號(hào)來(lái)控制馬達(dá)了。高電平（邏輯,1,）讓繼電器導(dǎo)通，馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)；低電平（邏輯,0,）讓繼電器斷開(kāi)，馬達(dá)停止。,在電路相同的情況下，把馬達(dá)的“極性”反過(guò)來(lái)接，我們可以控制馬達(dá)的翻轉(zhuǎn)和停止。,問(wèn)題來(lái)了：如果我們要同時(shí)需要馬達(dá)能夠正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，怎么辦？難道每次都要把馬達(dá)的連線反過(guò)來(lái)接？,我們先來(lái)看另一個(gè)概念：馬達(dá)速度。當(dāng)我們?cè)谄渲幸环N狀態(tài)下，頻繁的切換開(kāi)關(guān)狀態(tài)的時(shí)候，馬達(dá)的轉(zhuǎn)速就不再是勻速，而是變化的了，相應(yīng)的扭矩也會(huì)改變。通常反應(yīng)出來(lái)的是馬達(dá)速度的變化。,我們想要同時(shí)控制正反向的話，就需要更多的電路,沒(méi)錯(cuò)，就是,H,橋電路。,H,橋電路的“,H”,的意思是它實(shí)際電路在電路圖上是一個(gè)字

3、幕,H,的樣式。下圖就是一個(gè)用繼電器連接成的,H,橋電路。,處于“高”位置的繼電器是控制電源流入的方向，稱之為“源”電路；處于“低”位置的繼電器是控制電源流入地的方向，稱之為“漏”電路。,現(xiàn)在，你將左上電路（,A,）和右下電路（,D,）接通，馬達(dá)就正轉(zhuǎn)了（如下圖）。此時(shí)各個(gè)端口的邏輯值為,A-1,、,B-0,、,C-0,、,D-1.,將邏輯值反過(guò)來(lái)，電路的方向就調(diào)轉(zhuǎn)了，馬達(dá)反轉(zhuǎn)（如下圖）。此時(shí)邏輯值為,A-0,、,B-1,、,C-1,、,D-0,。,注意：千萬(wàn)不能將同一側(cè)的兩個(gè)電路同時(shí)接通，否則會(huì)在電源和地之間形成短路。比如,A,和,C,或者,B,和,D,同時(shí)為,1.,半導(dǎo)體,H,橋：,現(xiàn)在我

4、們來(lái)討論使用場(chǎng)效應(yīng)管連接的,H,橋。,這是我們實(shí)際使用的,H,橋電路的真正形式。我們現(xiàn)在不需要在繼電器兩端接二極管了，不過(guò)還是要在控制管兩端接。右圖是電路圖。在圖上我們看到晶體管代替了繼電器。在高位的晶體管必須是,PNP,型三極管或者,P,溝道場(chǎng)效應(yīng)管；低位的晶體管必須是,NPN,型三極管或者,N,溝道型場(chǎng)效應(yīng)管。,如果你將兩個(gè)高位電路或者兩個(gè)低位電路同時(shí)接通，你的馬達(dá)會(huì)自動(dòng)制動(dòng)。這是因?yàn)楫?dāng)沒(méi)有電源供給時(shí)，馬達(dá)在自由轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下是處于發(fā)電狀態(tài)，同位的電路接通，相當(dāng)于將馬達(dá)的兩端“短接”，那么馬達(dá)會(huì)因?yàn)槎搪范喈?dāng)與接了一個(gè)無(wú)限大功率的電爐即一個(gè)很大的負(fù)載，所以馬達(dá)就會(huì)產(chǎn)生“電”制動(dòng)；當(dāng)你把馬達(dá)兩

5、端懸空后，它就恢復(fù)自由了。,為了以避免馬達(dá)的反電動(dòng)勢(shì)的危害，我們?nèi)匀恍枰诰w管兩端接二極管，因?yàn)轳R達(dá)線圈在電路開(kāi)閉瞬間產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)通過(guò)會(huì)高過(guò)電源，這樣對(duì)晶體管和電路會(huì)有很大的影響甚至燒毀零件。,半導(dǎo)體晶體管本身有導(dǎo)通電阻，在通過(guò)大電流時(shí)會(huì)明顯發(fā)熱，如果沒(méi)有散熱措施會(huì)很容易燒毀。這樣就會(huì)限制電路功率的增加。,Mosfets,（金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管），這里簡(jiǎn)稱,MOS,管，由于結(jié)構(gòu)和原理的不同，導(dǎo)通電阻遠(yuǎn)比普通三極管低，允許流過(guò)更大的電流。而且,MOS,管都內(nèi)置有反向二極管來(lái)保護(hù)管子本身。所以采用,MOS,管連接,H,橋不但效率可以提高，電路也可以簡(jiǎn)化。,使用,MOS,管搭建,H,橋

6、，高位電路要用,P,溝道管；低位要用,N,溝道管。因?yàn)?N,溝道管比,P,溝道管便宜的多，所以有人用,N,溝道管在高位，加上削波電路來(lái)抑制反電動(dòng)勢(shì)。,應(yīng)用,H,橋的關(guān)鍵是四個(gè)電路開(kāi)閉狀態(tài)的準(zhǔn)確。一旦在電源和地之間出現(xiàn)通路，毫無(wú)疑問(wèn)會(huì)立刻產(chǎn)生短路，讓你的晶體管變成一枚小炸彈。下面我們介紹一些,H,橋的集成電路，這樣我們可以更容易更安全的使用,H,橋。,常用,H,橋集成電路,L293,內(nèi)置兩個(gè),H,橋，每個(gè)橋提供,1A,的額定工作電流，和最大,2A,的峰值電流。它能驅(qū)動(dòng)的馬達(dá)一般是不超過(guò),35,毫米照片膠卷筒大小。,L298,內(nèi)置兩個(gè),H,橋，每個(gè)橋提供,1A,的額定工作電流，和最大,3A,的峰值

7、電流。它能驅(qū)動(dòng)的馬達(dá)不超過(guò)可樂(lè)罐大小。,L297,工作原理,經(jīng)典架構(gòu)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路介紹,AT89C52,向,L297,發(fā)出時(shí)鐘信號(hào)、正反轉(zhuǎn)信號(hào)、復(fù)位信號(hào)及使能控制等信號(hào)。電路中,電阻,R13,R15,用來(lái)調(diào)節(jié)斬波器電路的參考電壓,該電壓將與通過(guò)管腳,13,14,所反饋的電位的大小比較,來(lái)確定是否進(jìn)行斬波控制,以達(dá)到控制電機(jī)繞組電流峰值、保護(hù)步進(jìn)電機(jī)的目的。,由于,L297,內(nèi)部帶有斬波恒流電路,繞組相電流峰值由,Uref,確定。當(dāng)采用兩片,L297,通過(guò),L298,分別驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的兩繞組,且通過(guò)兩個(gè),D/A,轉(zhuǎn)換器改變每相繞組的,Uref,時(shí),即組成了步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路。,另外,為了有效地抑制電磁干擾,提高系統(tǒng)的可靠性,在單片機(jī)與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)回路中利用兩個(gè),16,引腳光電耦合器件,TLP5214,組成如圖,3,所示的隔離電路。其作用是切斷了單片機(jī)與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)回路之間電的直接聯(lián)系,實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)與驅(qū)動(dòng)回路系統(tǒng)地線的分別聯(lián)接,防止處于大電流感性負(fù)載下工作的驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生的干擾信號(hào)以及電網(wǎng)負(fù)載突變產(chǎn)生的干擾信號(hào)通過(guò)線路串入單片機(jī),影響單片機(jī)的正常工作。,系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的控制驅(qū)動(dòng)器是由,8051F350,單片機(jī)、集成芯片,L298,和相電流檢測(cè)電路組成,如圖所示,控制器中由于單片機(jī),C8051F350,資源豐富,所以充分利用,C8051F350,來(lái)完成,L297,的工作。,