详解H桥式电机驱动电路的工作原理

详解详解 H H 桥式电机驱动电路的工作原理桥式电机驱动电路的工作原理 关键字h 桥式电机驱动电路 一、h 桥式电机驱动电路 图中所示为一个典型的直流电机控制电路。电路得名于“h 桥式驱动电路” 是因为它的形状酷似字母 h。 4 个三极体组成 h 的 4 条垂直腿，而电机就是 h 中的横槓（注意图及随后 的两个图都只是示意图，而不是完整的电路图， 其中三极体的驱动电路没有画出 来） 。 如图所示，h 桥式电机驱动电路包括 4 个三极体和一个电机。要使电机运转， 必须导通对角线上的一对三极体。根据不同三极体对的导通情况，电流可能会从 左至右或从右至左流过电机，从而控制电机的转向。 图 h 桥式电机驱动电路 要使电机运转，必须使对角线上的一对三极体导通。例如，如图所示，当q1 管和 q4 管导通时，电流就从电源正极经 q1 从左至右穿过电机，然后再经 q4 回 到电源负极。 按图中电流箭头所示，该流向的电流将驱动电机顺时针转动。 当三极体 q1 和 q4 导通时，电流将从左至右流过电机，从而驱动电机按特定 方向转动（电机周围的箭头指示为顺时针方向） 。 图 h 桥电路驱动电机顺时针转动 图所示为另一对三极体 q2 和 q3 导通的情况，电流将从右至左流过电机。 当三极体 q2 和 q3 导通时，电流将从右至左流过电机，从而驱动电机沿另一 方向转动（电机周围的箭头表示为逆时针方向） 。 图 h 桥电路驱动电机逆时针转动 二、使能控制和方向逻辑 驱动电机时，保证 h 桥上两个同侧的三极体不会同时导通非常重要。如果三 极体 q1 和 q2 同时导通， 那幺电流就会从正极穿过两个三极体直接回到负极。此 时， 电路中除了三极体外没有其他任何负载，因此电路上的电流就可能达到最大 值（该电流仅受电源效能限制） ，甚至烧坏三极体。 基于上述原因，在实际驱动电路中通常要用硬体电路方便地控制三极体的开 关。 图所示就是基于这种考虑的改进电路，它在基本 h 桥电路的基础上增加了 4 个与门和 2 个非门。4 个与门同一个“使能”导通讯号相接，这样，用这一个讯 号就能控制整个电路的开关。 而 2 个非门通过提供一种方向输人，可以保证任何时候在 h 桥的同侧腿上都 只有一个三极体能导通。 （与本节前面的示意图一样，图所示也不是一个完整的 电路图，特别是图中与门和三极体直接连线是不能正常工作的。 ）图 具有使能控制和方向逻辑的 h 桥电路 採用以上方法，电机的运转就只需要用三个讯号控制两个方向讯号和一个 使能讯号。如果dir－l 讯号为 0，dir－r 讯号为 1，并且使能讯号是1，那幺三 极体 q1 和 q4 导通，电流从左至右流经电机（如图 4. 16 所示） ；如果 dir－l 讯号变为 1，而dir－r 讯号变为 0，那幺 q2 和 q3 将 导通，电流则反向流过电机。 图 使能讯号与方向讯号的使用 实际使用的时候，用分立件製作 h 桥式是很麻烦的，好在现在市面上有很多 封装好的 h 桥积体电路，接上电源、电机和控制讯号就可以使用了，在额定的电 压和电流内使用非常方便可靠。比如常用的 l293d、l298n、ta7257p、snXX 等。