mos管h橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與設(shè)計(jì)原理圖-KIA MOS管
信息來(lái)源:本站 日期:2018-01-08
圖1中所示為一個(gè)典型的直流電機(jī)控制電路。
電路得名于“H橋驅(qū)動(dòng)電路”是由于它的外形酷似字母H。4個(gè)三極管組成H的4條垂直腿,而電機(jī)就是H中的橫杠(留意:圖1及隨后的兩個(gè)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(dòng)電路沒有畫出來(lái))。
如圖所示,H橋式電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路包括4個(gè)三極管和一個(gè)電機(jī)。要使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),必需導(dǎo)通對(duì)角線上的一對(duì)三極管。依據(jù)不同三極管對(duì)的導(dǎo)通狀況,電流可能會(huì)從左至右或從右至左流過(guò)電機(jī),從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向。
要使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),必需使對(duì)角線上的一對(duì)三極管導(dǎo)通。例如,如圖2所示,當(dāng)Q1管和Q4管導(dǎo)通時(shí),電流就從電源正極經(jīng)Q1從左至右穿過(guò)電機(jī),然后再經(jīng)Q4回到電源負(fù)極。按圖中電流箭頭所示,該流向的電流將驅(qū)動(dòng)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)三極管Q1和Q4導(dǎo)通時(shí),電流將從左至右流過(guò)電機(jī),從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)按特定方向轉(zhuǎn)動(dòng)(電機(jī)四周的箭頭指示為順時(shí)針?lè)较颍?/span>
圖3所示為另一對(duì)三極管Q2和Q3導(dǎo)通的狀況,電流將從右至左流過(guò)電機(jī)。當(dāng)三極管Q2和Q3導(dǎo)通時(shí),電流將從右至左流過(guò)電機(jī),從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)沿另一方向轉(zhuǎn)動(dòng)(電機(jī)四周的箭頭表示為逆時(shí)針?lè)较颍?/span>
驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí),保證H橋上兩個(gè)同側(cè)的三極管不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通十分重要。假如三極管Q1和Q2同時(shí)導(dǎo)通,那么電流就會(huì)從正極穿過(guò)兩個(gè)三極管直接回到負(fù)極。此時(shí),電路中除了三極管外沒有其他任何負(fù)載,因而電路上的電流就可能到達(dá)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(shí)踐驅(qū)動(dòng)電路中通常要用硬件電路便當(dāng)?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(gè)與門和2個(gè)非門。4個(gè)與門同一個(gè)“使能”導(dǎo)通訊號(hào)相接,這樣,用這一個(gè)信號(hào)就能控制整個(gè)電路的開關(guān)。而2個(gè)非門經(jīng)過(guò)提供一種方向輸人,能夠保證任何時(shí)分在H橋的同側(cè)腿上都只要一個(gè)三極管能導(dǎo)通。(與本節(jié)前面的表示圖一樣,圖4所示也不是一個(gè)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)
采用以上辦法,電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)就只需求用三個(gè)信號(hào)控制:兩個(gè)方向信號(hào)和一個(gè)使能信號(hào)。假如DIR-L信號(hào)為0,DIR-R信號(hào)為1,并且使能信號(hào)是1,那么三極管Q1和Q4導(dǎo)通,電流從左至右流經(jīng)電機(jī)(如圖5所示);假如DIR-L信號(hào)變?yōu)?,而DIR-R信號(hào)變?yōu)?,那么Q2和Q3將導(dǎo)通,電流則反向流過(guò)電機(jī)。
實(shí)踐運(yùn)用的時(shí)分,用分立元件制造H橋是很費(fèi)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(jī)和控制信號(hào)就能夠運(yùn)用了,在額定的電壓和電流內(nèi)運(yùn)用十分便當(dāng)牢靠。附兩張分立元件的H橋驅(qū)動(dòng)電路:
所謂電源轉(zhuǎn)壓是將輸入電壓經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)壓電路完成升/降壓功用以供其他模塊運(yùn)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(yùn)放供電±5V、舵機(jī)供電6V、驅(qū)動(dòng)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:
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(jiǎn)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。
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(shí)其芯片內(nèi)部經(jīng)過(guò)開關(guān)管不時(shí)導(dǎo)通(其頻率與定時(shí)電容有關(guān)),儲(chǔ)能電感與電容短時(shí)間內(nèi)不時(shí)充放電對(duì)負(fù)載提供能量(電感能夠選的大一點(diǎn))以輸出連續(xù)的直流電壓,另Uo=1.25*(1+R4/R3)(參見手冊(cè)公式)。
3. 29302轉(zhuǎn)6V:
29302是一種線性可調(diào)穩(wěn)壓器,運(yùn)用辦法與34063電路相仿,可供大電流負(fù)載運(yùn)用,其電壓輸出公式為Uo=1.242*(1+R1/R2)。本例中輸出6V給舵機(jī)供電。
4. 2663轉(zhuǎn)-5V:
2663可作為一個(gè)簡(jiǎn)單的負(fù)電壓轉(zhuǎn)換器,該電壓逆變器電路只運(yùn)用兩個(gè)外部電容器。
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(jì)
NMOS管接在電源的負(fù)極,柵極高電平導(dǎo)通。PMOS管接在電源的正極,柵極低電平導(dǎo)通。(NMOS管的導(dǎo)通電阻比PMOS的小,最好選NMOS)
1)電機(jī)驅(qū)動(dòng)
電路首先,單片機(jī)能夠輸出直流信號(hào),但是它的驅(qū)動(dòng)才能也是有限的,所以單片機(jī)普通做驅(qū)動(dòng)信號(hào),驅(qū)動(dòng)大的功率管如Mos管,來(lái)產(chǎn)生大電流從而驅(qū)動(dòng)電機(jī),且占空比大小能夠經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)芯片控制加在電機(jī)上的均勻電壓到達(dá)轉(zhuǎn)速調(diào)理的目的。電機(jī)驅(qū)動(dòng)主要采用N溝道MOSFET構(gòu)建H橋驅(qū)動(dòng)電路,H 橋是一個(gè)典型的直流電機(jī)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(gè)開關(guān)組成H的4條垂直腿,而電機(jī)就是H中的橫杠。要使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),必需使對(duì)角線上的一對(duì)開關(guān)導(dǎo)通,經(jīng)過(guò)不同的電流方向來(lái)控制電機(jī)正反轉(zhuǎn),其連通電路如圖所示。
2)H橋驅(qū)動(dòng)原理
實(shí)踐驅(qū)動(dòng)電路中通常要用硬件電路便當(dāng)?shù)乜刂崎_關(guān),電機(jī)驅(qū)動(dòng)板主要采用兩種驅(qū)動(dòng)芯片,一種是全橋驅(qū)動(dòng)HIP4082,一種是半橋驅(qū)動(dòng)IR2104,半橋電路是兩個(gè)MOS管組成的振蕩,全橋電路是四個(gè)MOS管組成的振蕩。其中,IR2104型半橋驅(qū)動(dòng)芯片能夠驅(qū)動(dòng)高端和低端兩個(gè)N溝道MOSFET,能提供較大的柵極驅(qū)動(dòng)電流,并具有硬件死區(qū)、硬件防同臂導(dǎo)通等功用。運(yùn)用兩片IR2104型半橋驅(qū)動(dòng)芯片能夠組成完好的直流電機(jī)H橋式驅(qū)動(dòng)電路,而且IR2104價(jià)錢低廉,功用完善,輸出功率相對(duì)HIP4082較低,此計(jì)劃采用較多。
另外,由于驅(qū)動(dòng)電路可能會(huì)產(chǎn)生較大的回灌電流,為避免對(duì)單片機(jī)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(dòng)器,作用是進(jìn)步驅(qū)動(dòng)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(jī)信號(hào)能夠到驅(qū)動(dòng)芯片,反過(guò)來(lái)不行。
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