H桥电路基本概况以及原理
山羊硬件Time 2024-04-09


接触过电机电路的应该都听说过H桥电路的大名。本次就来讨论一下H桥电路,它的基本概况以及原理。

H桥电路虽然名字听起来比较抽象,但是如果你了解它的原理的话,就会觉着这个名字非常的贴切,怪不得叫这个名字的顿悟感。

先来看一下一个典型的H桥电路,如下图。

可以看到,它的组成单元中有四个开关元件,而负载则是在开关元件的中间,连接方式就可以明显到看到一个H型的电路。

H桥电路可以改变所驱动负载的极性,所以作为负载的电机,如果极性被改变,电机转动的方向就会改变,因此H桥最最常见的用途就是用来驱动直流电机,从而通过H桥电路来实现电机的方向控制。

H桥中的开关元件通常会使用双极性晶体管或者FET晶体管,从电路设计上看,它的顶端是连接着电源,而底端则是连接着地,同时四个开关元件控制电源与GND之间的导通关系。

要明白H桥的原理,可以先从它的基本元素着手,也就是将电路的组成部分分开。比如说下图中这样。

可以看到上面的原理图,这里的M是负载电机,然后可以发现Q1只能起到改变电路是否通断的作用,而不能改变负载电机M两端的极性,所以对于这个原理图中的负载电机M,它只能实现电机的转动,转速调节,暂停,而不能实现电机的正反转。

想要电机实现正反转,就需要用到H桥,两个MOS在一条直线上,一上一下称之为一组,也可以叫做半桥,上下两个MOS分别可以简称为上管和下管,两个半桥就组合成了一个H桥电路,在这个H桥中,负载电机就在H桥的正中心。

那么它是如何开始工作的呢?

要想实现H桥的工作,就需要单片机的4个控制引脚分别控制4个MOS的开启和关闭,比如说当Q1,Q4开启的时候,Q2,Q3关闭,这个时候电流就是从左往右流向电机两端的,电机正转,而当Q1,Q4关闭,Q2,Q3开启,电流就是从右往左流向电机两端,电机的转动方向就会相反,从而就实现的电机正反转的控制逻辑。

再是H桥调速的原理,调速的话就比较容易理解了,就是PWM波调试,通过控制PWM的占空比来调节电机的转速,占空比越大,转速就越大,占空比越小,转速就越小。

不管H桥电路也不是没有风险的,相反风险还挺大,是比较容易存在烧板子的隐患的。


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