全面解析電機驅動(dòng)芯片A4950及H橋電路，主要分為以下幾個(gè)方面：

一、H橋電路基礎知識

二、什么是A4950

三、A4950引腳封裝和功能框圖

四、A4950模塊使用說(shuō)明

五、A4950邏輯控制

六、總結

一、H橋電路基礎知識

1.原理圖（以全NMOS管為例）

從上圖可看出，此電機驅動(dòng)電路由4個(gè)NMOS管構成，形如H型，故名為H橋電路。通過(guò)控制4個(gè)MOS管的導通與截止達到對中間電機的不同控制效果。NMOS管的柵極為高電平時(shí)導通，低電平時(shí)截止。

2. H橋工作模式

正轉模式

當Q1、Q4的柵極為高電平，Q2、Q3為低電平時(shí)，Q1，Q4導通，如下圖所示，電機正向旋轉。

反轉模式

當Q2、Q3的柵極為高電平，Q1、Q4為低電平時(shí)，Q2，Q3導通，如下圖所示，電機反向旋轉。

3.補充

★ H橋中絕對不能出現同側（左側/右側）的FET同時(shí)導通的情況，因為這樣會(huì )導致電流不經(jīng)過(guò)電機直接到地，(關(guān)注：硬件筆記本）形成短路！因此在狀態(tài)切換時(shí)需要一步一步來(lái)，而集成H橋的芯片一般會(huì )在內部自動(dòng)解決這個(gè)問(wèn)題（利用死區控制），如下圖所示：在正轉和制動(dòng)之間切換時(shí)，會(huì )有一個(gè)過(guò)渡狀態(tài)（OFF）。

★ 此處還需補充一個(gè)知識：MOS管的高端與低端驅動(dòng)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，高端驅動(dòng)即MOS管在負載的高電位一端；相反低端驅動(dòng)即MOS管在負載的低電位一端。如下圖所示：Q1、Q3為高端驅動(dòng)，Q2、Q4為低端驅動(dòng)。在H橋中也常常被稱(chēng)為上臂和下臂。

★ 驅動(dòng)電壓越大，轉速越快；電流越大，扭矩越大；

★ 當扭矩<負載時(shí)，電機轉速會(huì )下降，電流上升從而增大扭矩。當負載非常大，電機帶不動(dòng)從而停止轉動(dòng)時(shí)（堵轉），電流達到最大值，此時(shí)需特別注意，很有可能燒壞電機驅動(dòng)。

二、什么是A4950

A4950是美國埃戈羅公司生產(chǎn)的一款單H橋電機驅動(dòng)芯片。因此網(wǎng)上賣(mài)的模塊多是使用兩塊芯片以達到可以控制兩個(gè)直流電機的能力。

提供輸入端子用于利用外部施加的PWM控制信號控制DC電機的速度和方向。提供內部同步整流控制電路以在PWM操作期間降低功耗。

★ 電機驅動(dòng)電壓：8~40V，輸出最大電流可達3.5A

★ 推薦驅動(dòng)頻率：500Hz~30KHz

★ 內置過(guò)溫保護，短路保護和可選擇的過(guò)流保護

圖 1 A4950實(shí)物圖

圖 2 A4950模塊圖

三、A4950引腳封裝與功能框圖

圖 3 A4950引腳封裝

圖 4 A4950功能框圖

通過(guò)引腳說(shuō)明和功能框圖可看出，此芯片不同之處有：
★ 只有單H橋，因此引腳較少；
★ 限流比較的參考電壓由外部給出（VREF腳）；因此限流值Isense=Vref/10/Rsense。如上面的模塊中，Vref接5V，Rsense為R250精密檢測電阻（0.25Ω），因此限流值為2A。
★ 當IN1和IN2均保持低電平1ms，芯片進(jìn)入待機模式。而不是通過(guò)引腳直接控制。

四、A4950驅動(dòng)電路使用說(shuō)明

圖 5 A4950驅動(dòng)模塊

圖 6 A4950驅動(dòng)電路

驅動(dòng)電路接口說(shuō)明：

1.VM：驅動(dòng)模塊的電源，根據電機的參數輸入，實(shí)測范圍8~40V；

2.VCC：接5V輸入，不能輸入3.3V，不然會(huì )影響性能；

3.GND：接地引腳

控制示例（在以上的3個(gè)引腳都接好的情況下）：

任務(wù)1：A電機正轉，占空比50%

方案：電機A的2個(gè)線(xiàn)分別接AOUT1、AOUT2。AIN1接高電平，AIN2接50%的PWM

任務(wù)2：B電機反轉，占空比20%

方案：電機B的2個(gè)線(xiàn)分別接BOUT1、BOUT2。BIN1接20%的PWM，BIN2接高電平

五、A4950邏輯控制

★ 下表為最基礎邏輯控制表：

此表可對直流電機進(jìn)行簡(jiǎn)單的驅動(dòng)與制動(dòng)（此時(shí)電機工作于全速狀態(tài)，無(wú)速度控制）。

把xIN1和xIN2分別接到單片機I/O口，xOUT1和xOUT2接到直流電機兩端。

當控制xIN1為1，xIN2為0時(shí)，電機便正轉。

★ 再進(jìn)一步便可借助PWM對電機轉速進(jìn)行控制，如下表所示：

以xIN1為PWM，xIN2為0為例，電機在正向轉動(dòng)模式與快衰減模式之間不斷切換。

波形圖類(lèi)似如下：前面提到，電壓的大小決定直流電機轉速。從第三個(gè)圖V12=Vout1-Vout2可看出，加在電機兩端的電壓變化隨著(zhù)PWM變化，則其平均值Vave=D*Vcc（D為PWM占空比，VCC為驅動(dòng)電壓）也隨著(zhù)占空比的增大而增大，從而速度也相應增加；反之則降低。

PWM的頻率一般選在5k~20kHz。

把上表歸納總結一下：
1.當xIN中有一個(gè)恒為低電平，另一個(gè)為PWM時(shí):采取正反轉與滑動(dòng)/快衰減，占空比越大，轉速越快。
2.當xIN中有一個(gè)恒為高電平，另一個(gè)為PWM時(shí):采取正反轉與制動(dòng)/慢衰減，占空比越小，轉速越快。

六、總結

★1.可通過(guò)兩個(gè)H橋輸出的并聯(lián)控制一個(gè)直流電機，這樣最大驅動(dòng)電流可翻倍，這在芯片的數據手冊中均有說(shuō)明;

★2.和A4950的體積小，外接元件少，使用簡(jiǎn)單；

★3.A4950雖然價(jià)格稍貴且需兩塊芯片才能實(shí)現雙H橋;

★4.選擇集成H橋芯片時(shí)，需要考慮的參數有：可承受的工作電流要大于電機的堵轉電流，防止堵轉時(shí)驅動(dòng)芯片燒毀；導通電阻盡可能小，減少芯片的發(fā)熱損耗;

★5.A4950所能驅動(dòng)的電流最大也就3.5A。對于一些堵轉電流十幾安的電機來(lái)說(shuō)是遠遠不夠的。此時(shí)常常采取電橋驅動(dòng)+MOS管的方式自行搭建H橋。