基于較大功率的直流電機H橋驅動(dòng)電路方案

該電路采用NMOS場(chǎng)效應管作為功率輸出器件，設計并實(shí)現了較大功率的直流電機H橋驅動(dòng)電路，并對額定電壓為24伏，額定電流為3.8A的25D60-24A直流電機進(jìn)行閉環(huán)控制，電路的抗干擾能力強，在工業(yè)控制領(lǐng)域具有較強的適用性。許多半導體公司推出了直流電機專(zhuān)用驅動(dòng)芯片，但這些芯片多數只適合小功率直流電機，對于大功率直流電機的驅動(dòng)，其集成芯片價(jià)格昂貴。

在直流電機驅動(dòng)電路的設計中，主要考慮一下幾點(diǎn)：

1.功能：電機是單向還是雙向轉動(dòng)？需不需要調速？對于單向的電機驅動(dòng)，只要用一個(gè)大功率三極管或場(chǎng)效應管或繼電器直接帶動(dòng)電機

即可，當電機需要雙向轉動(dòng)時(shí)，可以使用由4個(gè)功率元件組成的H橋電路或者使用一個(gè)雙刀雙擲的繼電器。如果不需要調速，只要使

用繼電器即可；但如果需要調速，可以使用三極管，場(chǎng)效應管等開(kāi)關(guān)元件實(shí)現PWM（脈沖寬度調制）調速。

2.性能：對于PWM調速的電機驅動(dòng)電路，主要有以下性能指標。

1）輸出電流和電壓范圍，它決定著(zhù)電路能驅動(dòng)多大功率的電機。

2）效率，高的效率不僅意味著(zhù)節省電源，也會(huì )減少驅動(dòng)電路的發(fā)熱。要提高電路的效率，可以從保證功率器件的開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)和防

止共態(tài)導通（H橋或推挽電路可能出現的一個(gè)問(wèn)題，即兩個(gè)功率器件同時(shí)導通使電源短路）入手。

3）對控制輸入端的影響。功率電路對其輸入端應有良好的信號隔離，防止有高電壓大電流進(jìn)入主控電路，這可以用高的輸入阻抗或

光電耦合器實(shí)現隔離。

4）對電源的影響。共態(tài)導通可以引起電源電壓的瞬間下降造成高頻電源污染；大的電流可能導致地線(xiàn)電位浮動(dòng)。

5）可靠性。電機驅動(dòng)電路應該盡可能做到，無(wú)論加上何種控制信號，何種無(wú)源負載，電路都是安全的。H橋驅動(dòng)電路：H橋式電機驅動(dòng)電路包括4個(gè)三極管和一個(gè)電機，因其外形酷似字母‘H’，所以稱(chēng)作H橋驅動(dòng)電路。



要使電機M運轉，必須使對角線(xiàn)上的一對三極管導通。例如當Q1管和Q4管導通時(shí)，電流就從電源正極經(jīng)Q1從左至右穿過(guò)電機，然后再經(jīng)Q4回到電源負極。電機順時(shí)針轉動(dòng)。當三極管Q2和Q3導通時(shí)，電流將從右至左流過(guò)電機，驅動(dòng)電機逆時(shí)針?lè )较蜣D動(dòng)。



完整的晶體管H橋驅動(dòng)電路，PWM1，PWM2，為電機方向控制輸入端，PWM1=1，PWM2=0時(shí)正轉，PWM=0，PWM2=1時(shí)電機反轉。

PWM1，PWM2同時(shí)也是電機調速的脈寬輸入端。



晶體管是最為廉價(jià)的控制方法，但在晶體管上有明顯的壓降，會(huì )產(chǎn)生功率的損耗，效率不高，適宜應用在低電壓，小功率的場(chǎng)合。

下圖是場(chǎng)效應管組成的H橋驅動(dòng)電路，場(chǎng)效應管是效率最高的控制方式，但價(jià)格較高，通常應用在大功率電機驅動(dòng)場(chǎng)合。



上面都是有分立元件構成的電路，實(shí)際使用中制作麻煩，故障率高。通常采用集成的H橋驅動(dòng)芯片，集成度高，使用方便，可靠性高。如L9110，L298N，LMD18200，TA7257P、SN754410，MC33886等。