电机驱动-MOS管H桥原理详细分析-KIA MOS管

MOS管H桥原理

电机驱动

电路首先，单片机能够输出直流信号，但是它的驱动才能也是有限的，所以单片机普通做驱动信号，驱动大的功率管如Mos管，来产生大电流从而驱动电机，且占空比大小能够经过驱动芯片控制加在电机上的均匀电压到达转速调理的目的。

电机驱动主要采用N沟道MOSFET构建H桥驱动电路，H 桥是一个典型的直流电机控制电路，由于它的电路外形酷似字母H，故得名曰“H 桥”。

4个开关组成H的4条垂直腿，而电机就是H中的横杠。要使电机运转，必需使对角线上的一对开关导通，经过不同的电流方向来控制电机正反转，其连通电路如图所示。

H桥驱动原理

实践驱动电路中通常要用硬件电路便当地控制开关，电机驱动板主要采用两种驱动芯片，一种是全桥驱动HIP4082，一种是半桥驱动IR2104，半桥电路是两个MOS管组成的振荡，全桥电路是四个MOS管组成的振荡。

其中，IR2104型半桥驱动芯片能够驱动高端和低端两个N沟道MOSFET，能提供较大的栅极驱动电流，并具有硬件死区、硬件防同臂导通等功用。

运用两片IR2104型半桥驱动芯片能够组成完好的直流电机H桥式驱动电路，而且IR2104价钱低廉，功用完善，输出功率相对HIP4082较低，此计划采用较多。

另外，由于驱动电路可能会产生较大的回灌电流，为避免对单片机产生影响，最好用隔离芯片隔离，隔离芯片选取有很多方式，如2801等，这些芯片常做控制总线驱动器，作用是进步驱动才能，满足一定条件后，输出与输入相同，可停止数据单向传输，即单片机信号能够到驱动芯片，反过来不行。

MOS管H桥原理

所谓的H桥电路就是控制电机正反转的。下图就是一种简单的H桥电路，它由2个p型场效应管Q1、Q2与2个N型场效应管Q3、Q4组成，所以它叫P-NMOS管H桥。

桥臂上的4个场效应管相当于四个开关，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。场效应管是电压控制型元件，栅极通过的电流几乎为零。

正因为这个特点，在连接好下图电路后，控制臂1置高电平(U=VCC)、控制臂2置低电平(U=O) 时，Q1、Q4关闭，Q2、Q3导通，电机左端低电平，右端高电平，所以电流沿箭头方向流动。设为电机正转。

控制臂1置低电平、控制臂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，所以电流沿箭头方向流动。设为电机反转。

当控制臂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;

当控制臂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，

所以，此电路有一个优点就是无论控制臂状态如何(绝不允许悬空状态)，H桥都不会出现“共态导通”(短路)，很适合我们使用。

(另外还有4个N型场效应管的H桥，内阻更小，有“共态导通"现象，栅极驱动电路较复杂，或用专用驱动芯片，如M33883,原理基本相似。)

下面是由与非门CD4011组成的栅极驱动电路，因为单片机输出电压为0-sV,而我们小车使用的H桥的控制臂需要0V或7.2V电压才能使场效应管完全导通，PWM输入0V或5V时，栅极驱动电路输出电压为0V或7.2V,前提是CD4011电源电压为7.2V，切记。

故CD4011仅做“电压放大"之用。之所以用两级与非门是为了与MC33886兼容。

两者结合就是下面的电路:调试时两个PWM输入端其中一个接地，另一个悬空(上拉置1)，电机转为正常。监视MOS管温度，如发热立即切断电源检查电路。

使用时单片机PWM输出信号: 1路为PWM方波信号，另一路为高电平(置1)。反转亦然。

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