pwm驅(qū)動h橋工作原理,電路圖-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2024-10-18
通過PWM信號控制H橋電路中的開關(guān)狀態(tài)，從而調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速和方向。PWM信號通過微控制器輸出，經(jīng)過驅(qū)動電路放大后驅(qū)動H橋電路中的功率管，實現(xiàn)對電機的控制。
PWM（脈寬調(diào)制）控制在H橋驅(qū)動電機電路中，H橋電路由四個開關(guān)（通常是MOS管或晶體管）組成，它們被分為兩組，分別控制電機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。當一組開關(guān)導通時，另一組則斷開，從而實現(xiàn)電機的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。
PWM信號是一個由高電平和低電平組成的數(shù)字信號，其高電平持續(xù)的時間與整個周期的比例（即占空比）決定了輸出電壓的大小。在H橋電路中，我們將PWM信號連接到兩個輸入端（通常是邏輯輸入或微控制器的輸出端）。這兩個輸入端控制H橋中開關(guān)的通斷。通過調(diào)整PWM信號的占空比，我們可以改變電機兩端的平均電壓，從而實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)速的精確控制。
當PWM信號為高電平時，相應的開關(guān)組會導通，電機開始轉(zhuǎn)動。PWM信號為高電平的時間越長（即占空比越大），電機兩端的平均電壓就越高，電機轉(zhuǎn)速就越快。反之，當PWM信號為低電平時，相應的開關(guān)組會斷開，電機停止轉(zhuǎn)動或減速。H橋電路因其形狀酷似字母H而得名。它由四個開關(guān)組成H的四條垂直腿，電機則位于H的橫杠位置。這四個開關(guān)通常是兩個MOSFET（金屬氧化物半導體場效應晶體管）和兩個二極管，或者在某些設(shè)計中使用四個三極管。
通過控制這四個開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)，可以實現(xiàn)對電機電流的正反轉(zhuǎn)和大小的調(diào)節(jié)。當PWM信號的占空比較小時，開關(guān)器件會以較低頻率工作，電流的變化較為緩慢；而當PWM信號的占空比較大時，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PWM信號為高電平時，電流會通過一個MOSFET和一個二極管流入電機；當PWM信號為低電平時，電流會通過另一個MOSFET和另一個二極管流出電機。
調(diào)節(jié)PWM信號的占空比，可以精確地控制電機電流波形的大小和方向，進而實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)速和扭矩的精確控制。占空比較小的時候，電流波形的峰值較小，電機轉(zhuǎn)速較慢；占空比較大的時候，電流波形的峰值較大，電機轉(zhuǎn)速較快。H橋電路允許通過改變PWM信號的頻率來調(diào)節(jié)電流波形的變化速度，這使得電路在應對不同負載和工作環(huán)境時具有更高的靈活性。
單片機能夠輸出直流信號，但是它的驅(qū)動才能也是有限的，所以單片機普通做驅(qū)動信號，驅(qū)動大的功率管如MOS管，來產(chǎn)生大電流從而驅(qū)動電機，且占空比大小能夠經(jīng)過驅(qū)動芯片控制加在電機上的均勻電壓到達轉(zhuǎn)速調(diào)理的目的。
電機驅(qū)動主要采用N溝道MOSFET構(gòu)建H橋驅(qū)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(guān)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(zhuǎn)，必需使對角線上的一對開關(guān)導通，經(jīng)過不同的電流方向來控制電機正反轉(zhuǎn)，其連通電路如圖所示。
實踐驅(qū)動電路中通常要用硬件電路便當?shù)乜刂崎_關(guān)，電機驅(qū)動板主要采用兩種驅(qū)動芯片，一種是全橋驅(qū)動HIP4082，一種是半橋驅(qū)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(qū)動芯片能夠驅(qū)動高端和低端兩個N溝道MOSFET，能提供較大的柵極驅(qū)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(qū)動芯片能夠組成完好的直流電機H橋式驅(qū)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。
另外，由于驅(qū)動電路可能會產(chǎn)生較大的回灌電流，為避免對單片機產(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)動器，作用是進步驅(qū)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(qū)動芯片，反過來不行。
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