pwm驅(qū)動(dòng)h橋工作原理,電路圖-KIA MOS管

PWM驅(qū)動(dòng)H橋工作原理

通過PWM信號(hào)控制H橋電路中的開關(guān)狀態(tài)，從而調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向。PWM信號(hào)通過微控制器輸出，經(jīng)過驅(qū)動(dòng)電路放大后驅(qū)動(dòng)H橋電路中的功率管，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制。

PWM（脈寬調(diào)制）控制在H橋驅(qū)動(dòng)電機(jī)電路中，H橋電路由四個(gè)開關(guān)（通常是MOS管或晶體管）組成，它們被分為兩組，分別控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。當(dāng)一組開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，另一組則斷開，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。

PWM信號(hào)是一個(gè)由高電平和低電平組成的數(shù)字信號(hào)，其高電平持續(xù)的時(shí)間與整個(gè)周期的比例（即占空比）決定了輸出電壓的大小。在H橋電路中，我們將PWM信號(hào)連接到兩個(gè)輸入端（通常是邏輯輸入或微控制器的輸出端）。這兩個(gè)輸入端控制H橋中開關(guān)的通斷。通過調(diào)整PWM信號(hào)的占空比，我們可以改變電機(jī)兩端的平均電壓，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的精確控制。

當(dāng)PWM信號(hào)為高電平時(shí)，相應(yīng)的開關(guān)組會(huì)導(dǎo)通，電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)。PWM信號(hào)為高電平的時(shí)間越長（即占空比越大），電機(jī)兩端的平均電壓就越高，電機(jī)轉(zhuǎn)速就越快。反之，當(dāng)PWM信號(hào)為低電平時(shí)，相應(yīng)的開關(guān)組會(huì)斷開，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)或減速。H橋電路因其形狀酷似字母H而得名。它由四個(gè)開關(guān)組成H的四條垂直腿，電機(jī)則位于H的橫杠位置。這四個(gè)開關(guān)通常是兩個(gè)MOSFET（金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管）和兩個(gè)二極管，或者在某些設(shè)計(jì)中使用四個(gè)三極管。

通過控制這四個(gè)開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)電流的正反轉(zhuǎn)和大小的調(diào)節(jié)。當(dāng)PWM信號(hào)的占空比較小時(shí)，開關(guān)器件會(huì)以較低頻率工作，電流的變化較為緩慢；而當(dāng)PWM信號(hào)的占空比較大時(shí)，開關(guān)器件以較高頻率工作，電流的變化較為急劇。在H橋PWM驅(qū)動(dòng)的電路中，電流的波形通常呈現(xiàn)出一種類似于方波的形狀。當(dāng)PWM信號(hào)為高電平時(shí)，電流會(huì)通過一個(gè)MOSFET和一個(gè)二極管流入電機(jī)；當(dāng)PWM信號(hào)為低電平時(shí)，電流會(huì)通過另一個(gè)MOSFET和另一個(gè)二極管流出電機(jī)。

調(diào)節(jié)PWM信號(hào)的占空比，可以精確地控制電機(jī)電流波形的大小和方向，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩的精確控制。占空比較小的時(shí)候，電流波形的峰值較小，電機(jī)轉(zhuǎn)速較慢；占空比較大的時(shí)候，電流波形的峰值較大，電機(jī)轉(zhuǎn)速較快。H橋電路允許通過改變PWM信號(hào)的頻率來調(diào)節(jié)電流波形的變化速度，這使得電路在應(yīng)對(duì)不同負(fù)載和工作環(huán)境時(shí)具有更高的靈活性。

pwm驅(qū)動(dòng)h橋電路原理圖

單片機(jī)能夠輸出直流信號(hào)，但是它的驅(qū)動(dòng)才能也是有限的，所以單片機(jī)普通做驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)大的功率管如MOS管，來產(chǎn)生大電流從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)，且占空比大小能夠經(jīng)過驅(qū)動(dòng)芯片控制加在電機(jī)上的均勻電壓到達(dá)轉(zhuǎn)速調(diào)理的目的。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)主要采用N溝道MOSFET構(gòu)建H橋驅(qū)動(dòng)電路，H 橋是一個(gè)典型的直流電機(jī)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)開關(guān)組成H的4條垂直腿，而電機(jī)就是H中的橫杠。要使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，必需使對(duì)角線上的一對(duì)開關(guān)導(dǎo)通，經(jīng)過不同的電流方向來控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，其連通電路如圖所示。

實(shí)踐驅(qū)動(dòng)電路中通常要用硬件電路便當(dāng)?shù)乜刂崎_關(guān)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)板主要采用兩種驅(qū)動(dòng)芯片，一種是全橋驅(qū)動(dòng)HIP4082，一種是半橋驅(qū)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(qū)動(dòng)芯片能夠驅(qū)動(dòng)高端和低端兩個(gè)N溝道MOSFET，能提供較大的柵極驅(qū)動(dòng)電流，并具有硬件死區(qū)、硬件防同臂導(dǎo)通等功用。運(yùn)用兩片IR2104型半橋驅(qū)動(dòng)芯片能夠組成完好的直流電機(jī)H橋式驅(qū)動(dòng)電路，而且IR2104價(jià)錢低廉，功用完善，輸出功率相對(duì)HIP4082較低，此計(jì)劃采用較多。

另外，由于驅(qū)動(dòng)電路可能會(huì)產(chǎn)生較大的回灌電流，為避免對(duì)單片機(jī)產(chǎn)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(qū)動(dòng)器，作用是進(jìn)步驅(qū)動(dòng)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(jī)信號(hào)能夠到驅(qū)動(dòng)芯片，反過來不行。

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