H桥是一种电子电路,可使其连接的负载或输出端两端电压反相/电流反向。
这类电路可用于机器人及其它实作场合中直流电动机的顺反向控制及转速控制、步进电机控制(双极型步进电机还必须要包含两个H桥的电机控制器),
电能变换中的大部分直流-交流变换器(如逆变器及变频器)、部分直流-直流变换器(推挽式变换器)等,以及其它的功率电子装置。
H桥是一个典型的直流电机控制电路,因为它的电路形状酷似字母H,故得名曰“H桥”。
4个三极管组成H的4条垂直腿,而电机就是H中的横杠
H桥电路中间有一个直流电机M。D1、D2、D3、D4是MOS-FET的续流二极管;
开关状态
下面以控制一个直流电机为例,对H桥的几种开关状态进行简单的介绍,其中正转和反转是人为规定的方向,实际工程中按照实际情况进行划分即可。
通常H桥用来驱动感性负载,这里我们来驱动一个直流电机:
打开Q1和Q4
关闭Q2和Q3
此时假设电机正转,电流依次经过Q1、M、Q4 ,如下图中红色线条所示。
另外一种状态则是电机反转,此时四个开关元器件的状态如下:
关闭Q1和Q4
打开Q2和Q3
此时电机反转,电流依次经过Q2、M、Q3 ,如下图中红色线条所示。
调速如果要对直流电机调速,其中的一种方案就是:
关闭Q2和Q3
打开Q1 ,Q4上给它输入50%占空比的PWM波形
这样就达到了降低转速的效果,如果需要增加转速,则将输入PWM的占空比设置为100%,电流方向如下图中红色线条所示。
停止状态这里以电机从正转切换到停止状态为例。
正转时Q1和Q4是打开状态,这时候如果关闭Q1和Q4,直流电机内部可以等效成电感,也就是感性负载,电流不会突变,那么电流将继续保持原来的方向进行流动,这时候我们希望电机里的电流可以快速衰减。
这里有两种办法。
第一种:关闭Q1和Q4,这时候电流仍然会通过反向续流二极管进行流动,此时短暂打开Q1和Q3从而达到快速衰减电流的目的,电流方向如下图中红色线条所示。
第二种:准备停止的时候,关闭Q1、打开Q2,这时候电流并不会衰减地很快,电流循环在Q2、M、Q4之间流动,通过MOS-FET的内阻将电能消耗掉。
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