【導讀】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。
01. H橋驅動(dòng)原理
1.1 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，必須使對角線(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。
1.2 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。
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，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。
02. MOS管H橋電路
圖1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”是由于它的外形酷似字母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(留意：圖1及隨后的兩個(gè)圖都只是表示圖，而不是完好的電路圖，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。依據不同三極管對的導通狀況，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。
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)(電機四周的箭頭指示為順時(shí)針?lè )较?。
圖3所示為另一對三極管Q2和Q3導通的狀況，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)(電機四周的箭頭表示為逆時(shí)針?lè )较?。
03. 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)導通十分重要。假如三極管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，因而電路上的電流就可能到達ZD值(該電流僅受電源性能限制)，以至燒壞三極管?；谏鲜鼍売?，在實(shí)踐驅動(dòng)電路中通常要用硬件電路便當地控制三極管的開(kāi)關(guān)。
改良電路在根本H橋電路的根底上增加了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”導通訊號相接，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)經(jīng)過(guò)提供一種方向輸人，能夠保證任何時(shí)分在H橋的同側腿上都只要一個(gè)三極管能導通。(與本節前面的表示圖一樣，圖4所示也不是一個(gè)完好的電路圖，特別是圖中與門(mén)和三極管直接銜接是不能正常工作的)
采用以上辦法，電機的運轉就只需求用三個(gè)信號控制：兩個(gè)方向信號和一個(gè)使能信號。假如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);假如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。
實(shí)踐運用的時(shí)分，用分立元件制造H橋是很費事的，好在如今市面上有很多封裝好的H橋集成電路，接上電源、電機和控制信號就能夠運用了，在額定的電壓和電流內運用十分便當牢靠。
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