直流电机H桥驱动方式VIP专享VIP免费

睡神耗子文档直流电机H桥驱动2013年08月01日基本信息修改历史时间内容修改者2013.08.01创建睡神耗子目录资料来源1详细资料错误!未定义书签。附录15资料来源直流电机H桥驱动方案背景此问题一直想留给做小车的同学去研讨，期望他们在制作过程中能够悟出其中的道理。可无奈等至今日也未见一文半字:(却接到了无数的质询：你为何要用分立元件构建H桥驱动？为何不选择L298集成电路桥？为何要使用MOS管？等等……,逐个回复太累了，只好整理一下，汇总于此，供参考，有不妥之处望指正，更望能有人提出进一步的分析。分析内容界定本文只涉及有刷直流电机H桥驱动部分的电路，不讨论如何控制H桥？如何实现PWM?以及如何实现过流保护等；而且主要讨论构成H桥4个桥臂对性能的影响。H桥原理简述所谓H桥驱动电路是为了直流电机而设计的一种常见电路，它主要实现直流电机的正反向驱动，其典型电路形式如下：vcc工从图中可以看出，其形状类似于字母“H”，而作为负载的直流电机是像“桥”一样架在上面的，所以称之为“H桥驱动”。4个开关所在位置就称为"桥臂”。从电路中不难看出，假设开关A、D接通，电机为正向转动，则开关B、C接通时，直流电机将反向转动。从而实现了电机的正反向驱动。借助这4个开关还可以产生电机的另外2个工作状态：A）刹车一一将B、D开关（或A、C）接通，则电机惯性转动产生的电势将被短路，形成阻碍运动的反电势，形成“刹车”作用。B）惰行——4个开关全部断开，则电机惯性所产生的电势将无法形成电路，从而也就不会产生阻碍运动的反电势，电机将惯性转动较长时间。以上只是从原理上描述了H桥驱动，而实际应用中很少用开关构成桥臂，通常使用晶体管，因为控制更为方便，速度寿命都长于有接点的开关（继电器）。细分下来，晶体管有双极性和MOS管之分，而集成电路只是将它们集成而已，其实质还是这两种晶体管，只是为了设计、使用方便、可靠而做成了一块电路。双极性晶体管构成的H桥：vccDCMOTORMOS管构成的H桥:以下就分析一下这些电路的性能差异。典型H桥驱动电路分析分析之前，首先要确定H桥要关注那些性能：A）效率一一所谓驱动效率高，就是要将输入的能量尽量多的输出给负载，而驱动电路本身最好不消耗或少消耗能量，具体到H桥上，也就是4个桥臂在导通时最好没有压降，越小越好。B）安全性一一不能同侧桥臂同时导通；C）电压一一能够承受的驱动电压；D）电流一一能够通过的驱动电流。大致如此，仔细考量，指标B）似乎不是H桥本身的问题，而是控制部分要考虑的。QB而后两个指标通过选择合适参数的器件就可以达到，只要不是那些特别大的负载需求，每种器件通常都能选择到。而且，小车应用中所能遇到的电流、电压更是有限。只有指标A）是由不同器件的性能所决定的，而且是运行中最应该关注的指标，因为它直接影响了电机驱动的效率。所以，经分析的重点放在效率上，也就是桥臂的压降上。为了使分析简单，便于比较，将H桥的驱动电流定位在2A水平上，而电压在5-12V之间。选择三个我所涉及到的器件：A）双极性晶体管一一D772、D882B）MOS管一一2301、2302C）集成电路H桥一一L298D772的压降指标如下：HfE：WF■削吟iwwrnru訓輒皿如脚制闕伽1/确解0.■5VD882的压降指标如下：Collector-eirin^saturation啊则E刚lr0.2AD.5V2301的压降指标如下：Dmn-SourteOti-Resisiant?「甌ifl.WVG5=-2.&恥门仲Q.MO0.19Q因为MOS管是以导通电阻来衡量的，需要换算一下，小车的控制电压是4.5V,按上面的导通电阻计算，2A的压降应该是：2*0.093Dfain-Sou,cfiO>Resi8tanc8,伽阳沪輻=0.186V,最大是：2*0.13=0.26V。2302的压降指标如下：同上换算一下，小车的控制电压是4.5V（电池电压），按上面的导通电阻计算，2A的压降应该是：2*0.045=0.09V，最大是：*0.06=0.12V。L298的压降指标如下：SourceS^tur^icnVoltageIL=1AII.WSA0.951.3521.72.7VVSinkSaturation畑网glL=1A(5)li.=2A⑸0.85<21.723VVVcEsslTotalDropIL=1A(5)>L=^A(5)1.803,24:3VV表中第一行为上桥臂的压降，对应D772、2301，第二行为下桥臂的压降，对应D882、2302，第三行为两者之和。对比一下不难看出，如果均以2A电流驱动计算，三种驱动自身所...