MOS管H橋原理
電機驅動
電路首先,單片機能夠輸出直流信號,但是它的驅動才能也是有限的,所以單片機普通做驅動信號,驅動大的功率管如Mos管,來產生大電流從而驅動電機,且占空比大小能夠經(jīng)過驅動芯片控制加在電機上的均勻電壓到達轉速調理的目的。
電機驅動主要采用N溝道MOSFET構建H橋驅動電路,H 橋是一個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個開關組成H的4條垂直腿,而電機就是H中的橫杠。要使電機運轉,必需使對角線上的一對開關導通,經(jīng)過不同的電流方向來控制電機正反轉,其連通電路如圖所示。
![MOS管H橋原理](http://m.xamrdj.com/uploadfile/2020/1126/20201126051215204.jpg)
H橋驅動原理
實踐驅動電路中通常要用硬件電路便當?shù)乜刂崎_關,電機驅動板主要采用兩種驅動芯片,一種是全橋驅動HIP4082,一種是半橋驅動IR2104,半橋電路是兩個MOS管組成的振蕩,全橋電路是四個MOS管組成的振蕩。
其中,IR2104型半橋驅動芯片能夠驅動高端和低端兩個N溝道MOSFET,能提供較大的柵極驅動電流,并具有硬件死區(qū)、硬件防同臂導通等功用。
運用兩片IR2104型半橋驅動芯片能夠組成完好的直流電機H橋式驅動電路,而且IR2104價錢低廉,功用完善,輸出功率相對HIP4082較低,此計劃采用較多。
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另外,由于驅動電路可能會產生較大的回灌電流,為避免對單片機產生影響,最好用隔離芯片隔離,隔離芯片選取有很多方式,如2801等,這些芯片常做控制總線驅動器,作用是進步驅動才能,滿足一定條件后,輸出與輸入相同,可停止數(shù)據(jù)單向傳輸,即單片機信號能夠到驅動芯片,反過來不行。
所謂的H橋電路就是控制電機正反轉的。下圖就是一種簡單的H橋電路,它由2個p型場效應管Q1、Q2與2個N型場效應管Q3、Q4組成,所以它叫P-NMOS管H橋。
橋臂上的4個場效應管相當于四個開關,P型管在柵極為低電平時導通,高電平時關閉; N型管在柵極為高電平時導通,低電平時關閉。場效應管是電壓控制型元件,柵極通過的電流幾乎為零。
正因為這個特點,在連接好下圖電路后,控制臂1置高電平(U=VCC)、控制臂2置低電平(U=O) 時,Q1、Q4關閉,Q2、Q3導通,電機左端低電平,右端高電平,所以電流沿箭頭方向流動。設為電機正轉。
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控制臂1置低電平、控制臂2置高電平時,Q2、Q3關閉,Q1、Q4導通,電機左端高電平,右端低電平,所以電流沿箭頭方向流動。設為電機反轉。
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當控制臂1、2均為低電平時,Q1、Q2導通,Q3、Q4關閉,電機兩端均為高電平,電機不轉;
當控制臂1、2均為高電平時,Q1、Q2關閉,Q3、Q4導通,電機兩端均為低電平,電機也不轉,
所以,此電路有一個優(yōu)點就是無論控制臂狀態(tài)如何(絕不允許懸空狀態(tài)),H橋都不會出現(xiàn)“共態(tài)導通”(短路),很適合我們使用。
(另外還有4個N型場效應管的H橋,內阻更小,有“共態(tài)導通"現(xiàn)象,柵極驅動電路較復雜,或用專用驅動芯片,如M33883,原理基本相似。)
下面是由與非門CD4011組成的柵極驅動電路,因為單片機輸出電壓為0-sV,而我們小車使用的H橋的控制臂需要0V或7.2V電壓才能使場效應管完全導通,PWM輸入0V或5V時,柵極驅動電路輸出電壓為0V或7.2V,前提是CD4011電源電壓為7.2V,切記。
故CD4011僅做“電壓放大"之用。之所以用兩級與非門是為了與MC33886兼容。![MOS管H橋原理](http://m.xamrdj.com/uploadfile/2020/1126/20201126051300631.jpg)
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兩者結合就是下面的電路:調試時兩個PWM輸入端其中一個接地,另一個懸空(上拉置1),電機轉為正常。監(jiān)視MOS管溫度,如發(fā)熱立即切斷電源檢查電路。
![MOS管H橋原理](http://m.xamrdj.com/uploadfile/2020/1126/20201126051312945.jpg)
使用時單片機PWM輸出信號: 1路為PWM方波信號,另一路為高電平(置1)。反轉亦然。
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