图1中所示为一个范例的直流电机掌握电路。电路得名于“H桥式驱动电路”是由于它的形状酷似字母H。4个三极管组成H的4条垂直腿,而电机便是H中的横杠(把稳:图1及随后的两个图都只是示意图,而不是完全的电路图,个中三极管的驱动电路没有画出来)。
如图所示,H桥式电机驱动电路包括4个三极管和一个电机。要使电机运转,必须导通对角线上的一对三极管。根据不同三极管对的导通情形,电流可能会从左至右或从右至左流过电机,从而掌握电机的转向。

图1 H桥式电机驱动电路

要使电机运转,必须使对角线上的一对三极管导通。例如,如图2所示,当Q1管和Q4管导通时,电流就从电源正极经Q1从左至右穿过电机,然后再经Q4回到电源负极。按图中电流箭头所示,该流向的电流将驱动电机顺时针迁徙改变。
当三极管Q1和Q4导通时,电流将从左至右流过电机,从而驱动电机按特定方向迁徙改变(电机周围的箭头指示为顺时针方向)。
图2 H桥电路驱动电机顺时针迁徙改变
图3所示为另一对三极管Q2和Q3导通的情形,电流将从右至左流过电机。
当三极管Q2和Q3导通时,电流将从右至左流过电机,从而驱动电机沿另一方向迁徙改变(电机周围的箭头表示为逆时针方向)。
图3 H桥电路驱动电机逆时针迁徙改变
二、使能掌握和方向逻辑
驱动电机时,担保H桥上两个同侧的三极管不会同时导通非常主要。如果三极管Q1和Q2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定),乃至烧坏三极管。
基于上述缘故原由,在实际驱动电路中常日要用硬件电路方便地掌握三极管的开关。
图4所示便是基于这种考虑的改进电路,它在基本H桥电路的根本上增加了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,用这一个旗子暗记就能掌握全体电路的开关。而2个非门通过供应一种方向输人,可以担保任何时候在H桥的同侧腿上都只有一个三极管能导通。(与本节前面的示意图一样,图4所示也不是一个完全的电路图,特殊是图中与门和三极管直接连接是不能正常事情的。)
图4 具有使能掌握和方向逻辑的H桥电路
采取以上方法,电机的运转就只须要用三个旗子暗记掌握:两个方向旗子暗记和一个使能旗子暗记。如果DIR-L旗子暗记为0,DIR-R旗子暗记为1,并且使能旗子暗记是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DIR-L旗子暗记变为1,而DIR-R旗子暗记变为0,那么Q2和Q3将导通,电流则反向流过电机。
图5 使能旗子暗记与方向旗子暗记的利用
实际利用的时候,用分立件制作H桥式是很麻烦的,好在现在市情上有很多封装好的H桥集成电路,接上电源、电机和掌握旗子暗记就可以利用了,在额定的电压和电流内利用非常方便可靠。比如常用的L293D、L298N、TA7257P、SN754410等。
三、MOS管H桥
1、上臂PMOS,下臂NMOS
它由2 个P型场效应管Q1、Q2 与2 个N 型场效应管Q3、Q3 组成,以是它叫P-NMOS 管H 桥。
桥臂上的4 个场效应管相称于四个开关,P 型管在栅极为低电平时导通,高电平时关闭;N 型管在栅极为高电平时导通,低电平时关闭。场效应管是电压掌握型元件,栅极通过的电流险些为“零”。
正由于这个特点,在连接好下图电路后,掌握臂1 置高电平(U=VCC)、掌握臂2 置低电平(U=0)时,Q1、Q4 关闭,Q2、Q3 导通,电机左端低电平,右端高电平,以是电流沿箭头方向流动。设为电机正转。
图6 掌握臂1高电平,掌握臂2低电平,正转
掌握臂1 置低电平、掌握臂2 置高电平时,Q2、Q3 关闭,Q1、Q4 导通,电机左端高电平,右端低电平,以是电流沿箭头方向流动。设为电机反转。
图7 掌握臂1低电平,掌握臂2高电平,反转
当掌握臂1、2 均为低电平时,Q1、Q2 导通,Q3、Q4 关闭,电机两端均为高电平,电机不转;
当掌握臂1、2 均为高电平时,Q1、Q2 关闭,Q3、Q4 导通,电机两端均为低电平,电机也不转,
以是,此电路有一个优点便是无论掌握臂状态如何(绝不许可悬空状态),H 桥都不会涌现“共态导通”(短路)。
2、4 个 N 型场效应管的 H 桥
其余还有 4 个 N 型场效应管的 H 桥,内阻更小,有“共态导通”征象,栅极驱动电路较繁芜,或用专用驱动芯片,如 MC33883,事理基本相似,不再赘述。
下面是由与非门 CD4011 组成的栅极驱动电路,由于单片机输出电压为 0~5V,而我们小车利用的 H 桥的掌握臂须要 0V 或 7.2V 电压才能使场效应管完备导通, PWM 输入 0V 或 5V时,栅极驱动电路输出电压为 0V 或 7.2V, 条件是 CD4011 电源电压为 7.2V 。 牢记!
!
故 CD4011 仅做“电压放大”之用。之以是用两级与非门是为了与 MC33886 兼容。
两者结合便是下面的电路:调试时两个 PWM 输入端个中一个接地,另一个悬空(上拉置 1),电机转为正常。监视 MOS 管温度,如发热立即割断电源检讨电路。
CD4011 的 14 引脚接 7.2V,7引脚接地。
利用时单片机 PWM 输出旗子暗记:1 路为 PWM 方波旗子暗记,另一起为高电平(置 1)。反转亦然。








