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mos管h橋電機驅(qū)動電路與設(shè)計原理圖-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2018-01-08 

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一、mos管H橋電路

圖1中所示為一個典型的直流電機控制電路。

電路得名于“H橋驅(qū)動電路”是由于它的外形酷似字母H。4個三極管組成H的4條垂直腿,而電機就是H中的橫杠(留意:圖1及隨后的兩個圖都只是表示圖,而不是完好的電路圖,其中三極管的驅(qū)動電路沒有畫出來)。


如圖所示,H橋式電機驅(qū)動電路包括4個三極管和一個電機。要使電機運轉(zhuǎn),必需導通對角線上的一對三極管。依據(jù)不同三極管對的導通狀況,電流可能會從左至右或從右至左流過電機,從而控制電機的轉(zhuǎn)向。

mos管h橋電路


要使電機運轉(zhuǎn),必需使對角線上的一對三極管導通。例如,如圖2所示,當Q1管和Q4管導通時,電流就從電源正極經(jīng)Q1從左至右穿過電機,然后再經(jīng)Q4回到電源負極。按圖中電流箭頭所示,該流向的電流將驅(qū)動電機順時針轉(zhuǎn)動。當三極管Q1和Q4導通時,電流將從左至右流過電機,從而驅(qū)動電機按特定方向轉(zhuǎn)動(電機四周的箭頭指示為順時針方向)。


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圖3所示為另一對三極管Q2和Q3導通的狀況,電流將從右至左流過電機。當三極管Q2和Q3導通時,電流將從右至左流過電機,從而驅(qū)動電機沿另一方向轉(zhuǎn)動(電機四周的箭頭表示為逆時針方向)。

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二、使能控制和方向邏輯


驅(qū)動電機時,保證H橋上兩個同側(cè)的三極管不會同時導通十分重要。假如三極管Q1和Q2同時導通,那么電流就會從正極穿過兩個三極管直接回到負極。此時,電路中除了三極管外沒有其他任何負載,因而電路上的電流就可能到達最大值(該電流僅受電源性能限制),以至燒壞三極管?;谏鲜鼍売?,在實踐驅(qū)動電路中通常要用硬件電路便當?shù)乜刂迫龢O管的開關(guān)。


改良電路在根本H橋電路的根底上增加了4個與門和2個非門。4個與門同一個“使能”導通訊號相接,這樣,用這一個信號就能控制整個電路的開關(guān)。而2個非門經(jīng)過提供一種方向輸人,能夠保證任何時分在H橋的同側(cè)腿上都只要一個三極管能導通。(與本節(jié)前面的表示圖一樣,圖4所示也不是一個完好的電路圖,特別是圖中與門和三極管直接銜接是不能正常工作的)


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采用以上辦法,電機的運轉(zhuǎn)就只需求用三個信號控制:兩個方向信號和一個使能信號。假如DIR-L信號為0,DIR-R信號為1,并且使能信號是1,那么三極管Q1和Q4導通,電流從左至右流經(jīng)電機(如圖5所示);假如DIR-L信號變?yōu)?,而DIR-R信號變?yōu)?,那么Q2和Q3將導通,電流則反向流過電機。

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實踐運用的時分,用分立元件制造H橋是很費事的,好在如今市面上有很多封裝好的H橋集成電路,接上電源、電機和控制信號就能夠運用了,在額定的電壓和電流內(nèi)運用十分便當牢靠。附兩張分立元件的H橋驅(qū)動電路:

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三.電源轉(zhuǎn)壓模塊

所謂電源轉(zhuǎn)壓是將輸入電壓經(jīng)過轉(zhuǎn)壓電路完成升/降壓功用以供其他模塊運用,智能車制造中,輸入電池電壓為7.2V,其他模塊所需電壓如下:最小系統(tǒng)板/OLED/鷹眼攝像頭3.3V、運放供電±5V、舵機供電6V、驅(qū)動電路12V、CCD/編碼器5V。下面就轉(zhuǎn)壓電路做一些相關(guān)引見。


穩(wěn)壓電路主要分為以下種類:


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1.     2940轉(zhuǎn)5V:


2940屬串聯(lián)型線性穩(wěn)壓電路(只用于降壓),此類電路構(gòu)造簡單、穩(wěn)定性高、但功耗大、體積大、濾波效率低,須有較大的輸入和輸出濾波電容。

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2.     34063轉(zhuǎn)12V34063

屬于開關(guān)型直流穩(wěn)壓芯片(可用于升/降壓),此類電路功耗小、效率高、體積小、重量輕、穩(wěn)壓范圍寬,但其電路構(gòu)造較復(fù)雜、毛病率較高。

其工作原理是,升壓時其芯片內(nèi)部經(jīng)過開關(guān)管不時導通(其頻率與定時電容有關(guān)),儲能電感與電容短時間內(nèi)不時充放電對負載提供能量(電感能夠選的大一點)以輸出連續(xù)的直流電壓,另Uo=1.25*(1+R4/R3)(參見手冊公式)。


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3. 29302轉(zhuǎn)6V:

29302是一種線性可調(diào)穩(wěn)壓器,運用辦法與34063電路相仿,可供大電流負載運用,其電壓輸出公式為Uo=1.242*(1+R1/R2)。本例中輸出6V給舵機供電。

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4. 2663轉(zhuǎn)-5V:

2663可作為一個簡單的負電壓轉(zhuǎn)換器,該電壓逆變器電路只運用兩個外部電容器。

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注:應(yīng)盡量防止由于人工操作失誤等緣由形成的電路反接,可在電路中添加防反接設(shè)計

1.     應(yīng)用二極管的單導電性


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2.     MOS管型防反接維護電路

NMOS管接在電源的負極,柵極高電平導通。PMOS管接在電源的正極,柵極低電平導通。(NMOS管的導通電阻比PMOS的小,最好選NMOS)


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3. 各類防反接接口


1)電機驅(qū)動

電路首先,單片機能夠輸出直流信號,但是它的驅(qū)動才能也是有限的,所以單片機普通做驅(qū)動信號,驅(qū)動大的功率管如Mos管,來產(chǎn)生大電流從而驅(qū)動電機,且占空比大小能夠經(jīng)過驅(qū)動芯片控制加在電機上的均勻電壓到達轉(zhuǎn)速調(diào)理的目的。電機驅(qū)動主要采用N溝道MOSFET構(gòu)建H橋驅(qū)動電路,H 橋是一個典型的直流電機控制電路,由于它的電路外形酷似字母 H,故得名曰“H 橋”。4個開關(guān)組成H的4條垂直腿,而電機就是H中的橫杠。要使電機運轉(zhuǎn),必需使對角線上的一對開關(guān)導通,經(jīng)過不同的電流方向來控制電機正反轉(zhuǎn),其連通電路如圖所示。


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2)H橋驅(qū)動原理

實踐驅(qū)動電路中通常要用硬件電路便當?shù)乜刂崎_關(guān),電機驅(qū)動板主要采用兩種驅(qū)動芯片,一種是全橋驅(qū)動HIP4082,一種是半橋驅(qū)動IR2104,半橋電路是兩個MOS管組成的振蕩,全橋電路是四個MOS管組成的振蕩。其中,IR2104型半橋驅(qū)動芯片能夠驅(qū)動高端和低端兩個N溝道MOSFET,能提供較大的柵極驅(qū)動電流,并具有硬件死區(qū)、硬件防同臂導通等功用。運用兩片IR2104型半橋驅(qū)動芯片能夠組成完好的直流電機H橋式驅(qū)動電路,而且IR2104價錢低廉,功用完善,輸出功率相對HIP4082較低,此計劃采用較多。

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另外,由于驅(qū)動電路可能會產(chǎn)生較大的回灌電流,為避免對單片機產(chǎn)生影響,最好用隔離芯片隔離,隔離芯片選取有很多方式,如2801等,這些芯片常做控制總線驅(qū)動器,作用是進步驅(qū)動才能,滿足一定條件后,輸出與輸入相同,可停止數(shù)據(jù)單向傳輸,即單片機信號能夠到驅(qū)動芯片,反過來不行。


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