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                            h橋mos管驅動電路原理及h橋mos管電機驅動電路詳解-KIA MOS管

                            信息來源:本站 日期:2018-12-06 

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                            h橋mos管驅動電路原理

                            實踐驅動電路中通常要用硬件電路便當地控制開關,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、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。

                            h橋mos管驅動電路原理

                            H橋驅動原理圖


                            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,可停止數據單向傳輸,即單片機信號能夠到驅動芯片,反過來不行。


                            h橋mos管驅動電路圖

                            h橋mos管驅動電路原理


                            mos管h橋電機驅動電路

                            如下圖中所示為一個典型的直流電機控制電路。電路得名于“H橋驅動電路”是因為它的形狀酷似字母H。4個三極管組成H的4條垂直腿,而電機就是H中的橫杠(注意:下圖及隨后的兩個圖都只是示意圖,而不是完整的電路圖,其中三極管的驅動電路沒有畫出來)。


                            如圖所示,H橋式電機驅動電路包括4個三極管和一個電機。要使電機運轉,必須導通對角線上的一對三極管。根據不同三極管對的導通情況,電流可能會從左至右或從右至左流過電機,從而控制電機的轉向。

                            h橋mos管驅動電路原理

                            H橋驅動電路


                            要使電機運轉,必須使對角線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,電流就從電源正極經Q1從左至右穿過電機,然后再經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電機順時針轉動。當三極管Q1和Q4導通時,電流將從左至右流過電機,從而驅動電機按特定方向轉動(電機周圍的箭頭指示為順時針方向)。

                            h橋mos管驅動電路原理

                            H橋電路驅動電機順時針轉動


                            下圖所示為另一對三極管Q2和Q3導通的情況,電流將從右至左流過電機。當三極管Q2和Q3導通時,電流將從右至左流過電機,從而驅動電機沿另一方向轉動(電機周圍的箭頭表示為逆時針方向)。

                            h橋mos管驅動電路原理

                            H橋驅動電機逆時針轉動


                            使能控制和方向邏輯

                            驅動電機時,保證H橋上兩個同側的三極管不會同時導通非常重要。如果三極管Q1和Q2同時導通,那么電流就會從正極穿過兩個三極管直接回到負極。此時,電路中除了三極管外沒有其他任何負載,因此電路上的電流就可能達到最大值(該電流僅受電源性能限制),甚至燒壞三極管?;谏鲜鲈?,在實際驅動電路中通常要用硬件電路方便地控制三極管的開關。


                            改進電路在基本H橋電路的基礎上增加了4個與門和2個非門。4個與門同一個“使能”導通信號相接,這樣,用這一個信號就能控制整個電路的開關。而2個非門通過提供一種方向輸人,可以保證任何時候在H橋的同側腿上都只有一個三極管能導通。(與本節前面的示意圖一樣,圖4所示也不是一個完整的電路圖,特別是圖中與門和三極管直接連接是不能正常工作的。)

                            h橋mos管驅動電路原理

                            具有使能控制和方向邏輯的H橋電路


                            采用以上方法,電機的運轉就只需要用三個信號控制:兩個方向信號和一個使能信號。如果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,電流從左至右流經電機(如圖5所示);如果DIR-L信號變為1,而DIR-R信號變為0,那么Q2和Q3將導通,電流則反向流過電機。

                            h橋mos管驅動電路原理

                            使能信號與方向信號的使用


                            實際使用的時候,用分立元件制作H橋是很麻煩的,好在現在市面上有很多封裝好的H橋集成電路,接上電源、電機和控制信號就可以使用了,在額定的電壓和電流內使用非常方便可靠。下圖是兩張分立元件的H橋驅動電路:

                            h橋mos管驅動電路原理


                            MOS管驅動

                            跟雙極性晶體管相比,一般認為使MOS管導通不需要電流,只要GS電壓高于一定的值,就可以了。這個很容易做到,但是,我們還需要速度。


                            在MOS管的結構中可以看到,在GS,GD之間存在寄生電容,而MOS管的驅動,實際上就是對電容的充放電。對電容的充電需要一個電流,因為對電容充電瞬間可以把電容看成短路,所以瞬間電流會比較大。選擇/設計MOS管驅動時第一要注意的是可提供瞬間短路電流的大小。


                            MOS管驅動電路第二注意的是,普遍用于高端驅動的NMOS,導通時需要是柵極電壓大于源極電壓。而高端驅動的MOS管導通時源極電壓與漏極電壓(VCC)相同,所以這時 柵極電壓要比VCC大4V或10V。如果在同一個系統里,要得到比VCC大的電壓,就要專門的升壓電路了。很多馬達驅動器都集成了電荷泵,要注意的是應該 選擇合適的外接電容,以得到足夠的短路電流去驅動MOS管。


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