h橋電路工作原理,h橋電路圖詳解-KIA MOS管

h橋電路工作原理

H橋電路通過控制四個開關(guān)器件的導通組合，實現(xiàn)對負載(如電機）電流方向的切換，從而改變其運動方向或輸出交流波形。

H橋電路由四個開關(guān)器件（如MOSFET、IGBT等）組成，排列成“H”形結(jié)構(gòu)，負載（如電機）位于中間橫杠位置。四個開關(guān)分為兩組對角對（Q1/Q4和Q2/Q3），通過控制它們的通斷組合實現(xiàn)電流方向切換。

關(guān)鍵元件：開關(guān)器件（如功率MOSFETQ、IGBTQ）、續(xù)流二極管（防止反向電壓損壞電路）。

電源連接：上端接電源正極，下端接地，負載兩端分別連接左右開關(guān)節(jié)點。

工作原理

1.正轉(zhuǎn)模式導通Q1和Q4時，電流路徑為：電源正極→Q1→負載→Q4→電源負極，驅(qū)動負載（如電機）正向運轉(zhuǎn)。

2.反轉(zhuǎn)模式導通Q2和Q3時，電流反向流動：電源正極→Q2→負載→Q3→電源負極，使負載反向運動。

3.逆變功能交替切換正反轉(zhuǎn)模式（如方波調(diào)制），可將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，配合濾波器可輸出正弦波。

h橋電路原理圖

如下所示，圖中間的導電路徑，R2 兩端的電壓等于 R4 兩端的電壓，R1 兩端的電壓等于 R3 處的電壓，與四個電阻的電阻值無關(guān)。

如果兩個分支之間沒有電橋，中點的電位取決于電阻值的比率。如果 R1 :R2 等于 R3 : R4 ，即使沒有電橋，電勢差也為零。

上臂PMOS與下臂NMOS

該橋電路由兩個P型場效應(yīng)管Q2和兩個N型場效應(yīng)管Q4組成，因此被稱為P-NMOS管H橋。這些場效應(yīng)管在橋臂上充當開關(guān)的角色，其中P型管在柵極電壓為低時導通，高時關(guān)閉；而N型管則在柵極電壓為高時導通，低時關(guān)閉。值得注意的是，場效應(yīng)管是一種電壓控制元件，其柵極電流幾乎為零。

當按照特定方式連接電路并控制臂1置高電平（U=VCC）、控制臂2置低電平（U=0）時，Q1和Q4將關(guān)閉，而Q2和Q3則會導通。這將導致電機左端呈現(xiàn)低電平，右端則為高電平，從而使得電流沿箭頭方向流動，實現(xiàn)電機的正轉(zhuǎn)。

當控制臂1置為低電平（U=0），而控制臂2置為高電平（U=VCC）時，Q2和Q3將關(guān)閉，而Q1和Q4則會導通。這一操作將導致電機左端呈現(xiàn)高電平，右端則為低電平，進而使電流反向流動，即實現(xiàn)電機的反轉(zhuǎn)。

當控制臂1和控制臂2都處于低電平狀態(tài)時，Q1和Q2將導通，而Q3和Q4將關(guān)閉。這將導致電機兩端都呈現(xiàn)高電平，從而阻止電流流動，電機因此不會轉(zhuǎn)動。相反，當控制臂1和控制臂2都處于高電平狀態(tài)時，Q1和Q2將關(guān)閉，而Q3和Q4將導通。這同樣會使電機兩端都呈現(xiàn)低電平，電機同樣不會轉(zhuǎn)動。這種設(shè)計確保了無論控制臂的狀態(tài)如何（必須避免懸空狀態(tài)），H橋都不會出現(xiàn)“共態(tài)導通”的情況，從而避免了短路的可能性。

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