?【H橋電路】控制電機的兩種PWM模式詳解-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2023-06-27
橋電路應用最多的場合是控制電機運動（比如特斯拉電動汽車驅動電路）。電機負載可以使用電阻Rm，電感Lm以及感應電動勢Vg的串聯來描述。電機運動所需要的轉動力矩是由流過串聯電路的電樞電流所產生，而電樞電流則是由施加在串聯電路上的電壓所產生。
由于電機本身帶有儲能慣性環節（包括有電儲能器件Lm以及機械儲能部件轉子的慣性），因此當使用高頻的脈沖電壓（PWM）作用在電機兩端時，產生轉矩的效果實際上由脈沖電壓的平均值決定。
為了產生驅動電機不同極性、不同幅值的電壓，控制電機PWM波形有兩種工作模式：
極性-幅值驅動模式（Sign-Magnitude Drive），也稱單極性驅動模式：驅動電機的信號有控制H橋輸出極性的方向控制信號和控制PWM占空比幅值的脈沖信號；PWM占空比為0時，輸出電壓為0。
極性-幅值驅動模式橋電路的輸出與負載電壓電流波形
互鎖相位驅動模式（Lock Anti-Phase），也稱雙極性驅動模式：橋電路兩邊由極性相反PWM信號驅動。PWM占空比為50%時，輸出平均電壓為0。
互鎖相位驅動模式下橋電路的輸出與負載的電壓電流波形
在單極性（極性-幅值）驅動模式下，H橋電路只有通常只有兩個晶體管做高頻開關動作，電路損耗較小。但往往由于回路中的電阻存在，使得電機電流與PWM波形之間不再是線性關系。
在雙極性（互鎖相位）驅動模式下，四個功率晶體管都需要同時做高頻開關動作，電路損耗相對較大。但電路控制負載的電流輸出是線性的關系。
下圖給出了電機在雙極性驅動模式下，正向電流與反向續流過程中的電流回路。由于兩個過程只是極性相反，但電壓相同，所以電機的平均電流與PWM的占空比呈現線性正比的關系。
電機在雙極性PWM驅動下正向導通與反向續流的回路
雙極性PWM模式還可允許電機工作在四項限（正向運行、正向發電、反向運行、反向發電）的模式下，在驅動大功率電機時會效率更高。
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