5分鐘了解P-N MOS管H橋原理
2024/6/24 10:27:08??????點擊:
所謂的H橋電路,其實就是控制電機正反轉(zhuǎn)的。如下圖所示,這是一種簡單的H橋電路,它由2個P型場效應(yīng)管Q1、Q2與2個N型場效應(yīng)管Q3、Q3組成,所以稱之為P-N MOS管H橋。
橋臂上的4個場效應(yīng)管相當(dāng)于四個開關(guān),P型管在柵極為低電平時導(dǎo)通,高電平時關(guān)閉;N型管在柵極為高電平時導(dǎo)通,低電平時關(guān)閉。場效應(yīng)管是電壓控制型元件,柵極通過的電流幾乎為“零”。
正因為這個特點,在連接好下圖電路后,控制臂1置高電平(U=VCC)、控制臂2置低電平(U=0)時,Q1、Q4關(guān)閉,Q2、Q3導(dǎo)通,電機左端低電平,右端高電平,所以電流沿箭頭方向流動(設(shè)為電機正轉(zhuǎn))。
控制臂1置低電平、控制臂2置高電平時,Q2、Q3關(guān)閉,Q1、Q4導(dǎo)通,電機左端高電平,右端低電平,所以電流沿箭頭方向流動(設(shè)為電機反轉(zhuǎn))。
● 當(dāng)控制臂1、2均為低電平時,Q1、Q2導(dǎo)通,Q3、Q4關(guān)閉,電機兩端均為高電平,電機不轉(zhuǎn);
● 當(dāng)控制臂1、2均為高電平時,Q1、Q2關(guān)閉,Q3、Q4導(dǎo)通,電機兩端均為低電平,電機也不轉(zhuǎn)。
所以,此電路有一個優(yōu)點,那就是無論控制臂狀態(tài)如何(絕不允許懸空狀態(tài)),H橋都不會出現(xiàn)“共態(tài)導(dǎo)通”(短路),非常適合我們使用。
(另外,還有4個N型場效應(yīng)管的H橋,其內(nèi)阻更小,有“共態(tài)導(dǎo)通”現(xiàn)象,柵極驅(qū)動電路較復(fù)雜,或用專用驅(qū)動芯片,如MC33883,原理基本相似,本文不再贅述。)
下圖是由與非門CD4011組成的柵極驅(qū)動電路,因為單片機輸出電壓為0~5V,而我們小車使用的H橋的控制臂需要0V或7.2V電壓,才能使場效應(yīng)管完全導(dǎo)通,PWM輸入0V或5V時,柵極驅(qū)動電路輸出電壓為0V或7.2V,但前提是CD4011電源電壓為7.2V,故CD4011僅做“電壓放大”之用。
之所以用兩級與非門,是為了與MC33886兼容。
兩者結(jié)合就是下面的電路:調(diào)試時兩個PWM輸入端其中一個接地,另一個懸空(上拉置1),電機轉(zhuǎn)為正常。監(jiān)視MOS管溫度,如發(fā)熱立即切斷電源檢查電路。CD4011的14引腳接7.2V,7引腳接地。
在使用時,單片機PWM輸出信號:1路為PWM方波信號,另一路為高電平(置1);反轉(zhuǎn)亦然。
橋臂上的4個場效應(yīng)管相當(dāng)于四個開關(guān),P型管在柵極為低電平時導(dǎo)通,高電平時關(guān)閉;N型管在柵極為高電平時導(dǎo)通,低電平時關(guān)閉。場效應(yīng)管是電壓控制型元件,柵極通過的電流幾乎為“零”。
正因為這個特點,在連接好下圖電路后,控制臂1置高電平(U=VCC)、控制臂2置低電平(U=0)時,Q1、Q4關(guān)閉,Q2、Q3導(dǎo)通,電機左端低電平,右端高電平,所以電流沿箭頭方向流動(設(shè)為電機正轉(zhuǎn))。
控制臂1置低電平、控制臂2置高電平時,Q2、Q3關(guān)閉,Q1、Q4導(dǎo)通,電機左端高電平,右端低電平,所以電流沿箭頭方向流動(設(shè)為電機反轉(zhuǎn))。
● 當(dāng)控制臂1、2均為低電平時,Q1、Q2導(dǎo)通,Q3、Q4關(guān)閉,電機兩端均為高電平,電機不轉(zhuǎn);
● 當(dāng)控制臂1、2均為高電平時,Q1、Q2關(guān)閉,Q3、Q4導(dǎo)通,電機兩端均為低電平,電機也不轉(zhuǎn)。
所以,此電路有一個優(yōu)點,那就是無論控制臂狀態(tài)如何(絕不允許懸空狀態(tài)),H橋都不會出現(xiàn)“共態(tài)導(dǎo)通”(短路),非常適合我們使用。
(另外,還有4個N型場效應(yīng)管的H橋,其內(nèi)阻更小,有“共態(tài)導(dǎo)通”現(xiàn)象,柵極驅(qū)動電路較復(fù)雜,或用專用驅(qū)動芯片,如MC33883,原理基本相似,本文不再贅述。)
下圖是由與非門CD4011組成的柵極驅(qū)動電路,因為單片機輸出電壓為0~5V,而我們小車使用的H橋的控制臂需要0V或7.2V電壓,才能使場效應(yīng)管完全導(dǎo)通,PWM輸入0V或5V時,柵極驅(qū)動電路輸出電壓為0V或7.2V,但前提是CD4011電源電壓為7.2V,故CD4011僅做“電壓放大”之用。
之所以用兩級與非門,是為了與MC33886兼容。
兩者結(jié)合就是下面的電路:調(diào)試時兩個PWM輸入端其中一個接地,另一個懸空(上拉置1),電機轉(zhuǎn)為正常。監(jiān)視MOS管溫度,如發(fā)熱立即切斷電源檢查電路。CD4011的14引腳接7.2V,7引腳接地。
在使用時,單片機PWM輸出信號:1路為PWM方波信號,另一路為高電平(置1);反轉(zhuǎn)亦然。
- 上一篇:為什么原理圖總畫不好?這些技巧要知道 2024/7/4
- 下一篇:2024.6.18 經(jīng)驗分享會 2024/6/18