电机h桥驱动电路工作原理

本文摘自：《机器人探索》

一、H桥式电机驱动电路

图4.12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个三极管组成H的4条垂直腿，而电机就是H中的横杠（注意：图4.12及随后的两个图都只是示意图，而不是完整的电路图，其中三极管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个三极管和一个电机。要使电机运转，必须导通对角线上的一对三极管。根据不同三极管对的导通情况，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4.12 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管导通。例如，如图4.13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。

当三极管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4.13 H桥电路驱动电机顺时针转动

图4.14所示为另一对三极管Q2和Q3导通的情况，电流将从右至左流过电机。

当三极管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4.14 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管不会同时导通非常重要。如果三极管Q1和Q2同时导通，那么电流就会从正极穿过两个三极管直接回到负极。此时，电路中除了三极管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（该电流仅受电源性能限制），甚至烧坏三极管。

基于上述原因，在实际驱动电路中通常要用硬件电路方便地控制三极管的开关。

图4.155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”导通信号相接，这样，用这一个信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管能导通。（与本节前面的示意图一样，图4.15所示也不是一个完整的电路图，特别是图中与门和三极管直接连接是不能正常工作的。）

h桥驱动电路原理

H桥驱动电路原理

H桥驱动电路是一种常用的电路结构，用于控制直流电机或其他电动装置的正反转。它由四个开关元件和一个直流电源组成，可以根据需要开启或关闭这些开关，从而改变电流的流向，实现电机的正转、反转或制动。本文将详细介绍H桥驱动电路的原理及其工作原理。

H桥驱动电路由四个开关元件组成，通常使用晶体管或MOSFET作为开关。这些开关可以分为两组，每组包含两个开关，分别称为上半桥和下半桥。每个开关都有两个状态：开启和关闭。当开关关闭时，相应的电流路径被断开，电流无法流过，电机处于停止状态。当开关打开时，相应的电流路径恢复连接，电流可以流过，电机开始运转。

H桥驱动电路的工作原理如下：当上半桥的一个开关打开，另一个关闭时，电源的正极连接到电机的一个端口，负极连接到电机的另一个端口，电流从正极经过电机流向负极，电机开始正转。当上半桥的两个开关同时打开或关闭时，电流无法流过电机，电机停止运转。当下半桥的一个开关打开，另一个关闭时，电源的负极连接到电机的一个端口，正极连接到电机的另一个端口，电流从负极经过电机流向正极，电机开始反转。

H桥驱动电路可以通过改变开关的状态来控制电机的运动。例如，如果上半桥的一个开关打开，另一个关闭，下半桥的两个开关同时关闭，电机会正转。如果上半桥的两个开关同时关闭，下半桥的一个开关打开，电机会制动。如果上半桥的一个开关关闭，另一个打开，下半桥的一个开关打开，另一个关闭，电机会反转。

H桥驱动电路的原理非常简单，但在实际应用中有很多考虑因素。例如，开关的响应速度、电流的保护、噪音的抑制等都需要考虑。此外，H桥驱动电路还可以与微控制器或其他控制电路结合使用，实现更精确的控制和调节。

总结起来，H桥驱动电路是一种常用的电路结构，用于控制直流电机或其他电动装置的正反转。它由四个开关元件和一个直流电源组成，可以根据需要控制开关的状态，实现电机的正转、反转或制动。H桥驱动电路的工作原理简单明了，但在实际应用中需要考虑多种因素。通过合理设计和控制，H桥驱动电路可以实现精确、可靠的电机控制。

1/ 4 H桥驱动直流电机分析

1. Ｈ桥ＰＷＭ变换器驱动电机运行过程

如图1所示，电动机M两端电压UAB的极性随开关器件驱动电压的变化而变化，这里分析双极式控制的可逆PWM变换器。四个驱动电压波形如图2所示，它们的关系是1423ggggUUUU.在一个开关周期内，当0ontt时，1VT和4VT导通，2VT和3VT关断，ABsUU，电枢电流di沿回路1流动；当onttT时，1VT和4VT关断，2VT和3VT由于2VD和3VD的钳制作用不能马上导通，di沿回路2流经二极管续流，ABsUU.当电机需要降速制动时，先改变控制脉冲的占空比，使驱动电压的平均值dU减小，但是由于机械惯性，转速和反电势还来不及变化，因而造成dEU，很快使电流反向，在0ontt时，反向电流沿回路4向电源充电，实现再生制动，而1VT和4VT被钳制不能导通；在onttT时，2VT和3VT被打开，负向电流通过2VT和3VT，实现能耗制动。 图1 H桥可逆PWM变换器

图2 驱动电压

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当电机反向转动时，各器件的导通情况与上述情形相反。图3绘出了双极式控制时电机正转时的输出电压和电流波形。电动机的正反转则体现在驱动电压正负脉冲的宽窄上。当正脉冲较宽时，2onTt，则ABU的平均值为正，电动机正转，反之则反转；如果正负脉冲相等，2onTt，平均电压为零，则电动机停止。但电动机停止时电枢电压并不等于零，而是正负脉宽相等的交变脉冲电压，因而电流也是交变的，平均值为零，不产生转矩，电动机损耗陡然增大，但是此时消除了正反向时的静摩擦死区，起“动态润滑”的作用。另外，图3所示的2di为轻载状态下的输出电流变化情况。

2. 直流电机启动和降速过程

电动机在未启动之前，转速0n，反电势0E，而电枢电阻aR很小，所以将电动机加上额定电压时，启动电流/stnaIUR将很大，可能烧坏整流子。所以在电机启动时都采用限制电流的方法，下面讨论常用的电枢回路串接电阻的方法。

单片机电机控制系统之H桥式电机驱动电路原理

2007-09-14 14:22:46

一、H桥式电机驱动电路

图1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个三极管组成H的4条垂直腿，而电机就是H中的横杠（注意：图1及随后的两个图都只是示意图，而不是完整的电路图，其中三极管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个三极管和一个电机。要使电机运转，必须导通对角线上的一对三极管。根据不同三极管对的导通情况，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1 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管导通。例如，如图2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。

当三极管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2 H桥电路驱动电机顺时针转动

图3所示为另一对三极管Q2和Q3导通的情况，电流将从右至左流过电机。

当三极管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3 H桥电路驱动电机逆时针转动

引用内容

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管不会同时导通非常重要。如果三极管Q1和Q2同时导通，那么电流就会从正极穿过两个三极管直接回到负极。此时，电路中除了三极管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（该电流仅受电源性能限制），甚至烧坏三极管。