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5分鐘了解P-N MOS管H橋原理

2024/6/24 10:27:08??????點(diǎn)擊:
      所謂的H橋電路,其實(shí)就是控制電機正反轉的。如下圖所示,這是一種簡(jiǎn)單的H橋電路,它由2個(gè)P型場(chǎng)效應管Q1、Q2與2個(gè)N型場(chǎng)效應管Q3、Q3組成,所以稱(chēng)之為P-N MOS管H橋。

      橋臂上的4個(gè)場(chǎng)效應管相當于四個(gè)開(kāi)關(guān),P型管在柵極為低電平時(shí)導通,高電平時(shí)關(guān)閉;N型管在柵極為高電平時(shí)導通,低電平時(shí)關(guān)閉。場(chǎng)效應管是電壓控制型元件,柵極通過(guò)的電流幾乎為“零”。

      正因為這個(gè)特點(diǎn),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(shí),Q1、Q4關(guān)閉,Q2、Q3導通,電機左端低電平,右端高電平,所以電流沿箭頭方向流動(dòng)(設為電機正轉)。
     

      控制臂1置低電平、控制臂2置高電平時(shí),Q2、Q3關(guān)閉,Q1、Q4導通,電機左端高電平,右端低電平,所以電流沿箭頭方向流動(dòng)(設為電機反轉)。

      

      ● 當控制臂1、2均為低電平時(shí),Q1、Q2導通,Q3、Q4關(guān)閉,電機兩端均為高電平,電機不轉;


      ● 當控制臂1、2均為高電平時(shí),Q1、Q2關(guān)閉,Q3、Q4導通,電機兩端均為低電平,電機也不轉。

      所以,此電路有一個(gè)優(yōu)點(diǎn),那就是無(wú)論控制臂狀態(tài)如何(絕不允許懸空狀態(tài)),H橋都不會(huì )出現“共態(tài)導通”(短路),非常適合我們使用。

      (另外,還有4個(gè)N型場(chǎng)效應管的H橋,其內阻更小,有“共態(tài)導通”現象,柵極驅動(dòng)電路較復雜,或用專(zhuān)用驅動(dòng)芯片,如MC33883,原理基本相似,本文不再贅述。)

      下圖是由與非門(mén)CD4011組成的柵極驅動(dòng)電路,因為單片機輸出電壓為0~5V,而我們小車(chē)使用的H橋的控制臂需要0V或7.2V電壓,才能使場(chǎng)效應管完全導通,PWM輸入0V或5V時(shí),柵極驅動(dòng)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(mén),是為了與MC33886兼容。

      

      兩者結合就是下面的電路:調試時(shí)兩個(gè)PWM輸入端其中一個(gè)接地,另一個(gè)懸空(上拉置1),電機轉為正常。監視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(shí),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);反轉亦然。