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  • H橋電路是怎么工作的,為什么四個開關管都選擇N管
    • 發布時間:2024-12-17 17:24:58
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    H橋電路是怎么工作的,為什么四個開關管都選擇N管
    H橋電路由兩個半橋組成,可改變驅動負載極性以控制電機方向,通過PWM占空比調節電機轉速。工作時,通過開關Q1-Q4的導通與關閉實現電機正反轉。為防止短路,需設置死區時間。負載為感性時,需二極管或MOS管續流以快速減小電流。實際應用中多選擇NMOS,因PMOS高耐壓大電流型號較少,成本較高。
    H橋電路是如何工作的?為什么四個開關管都選擇N管?
    將兩個MOS管一上一下的方式放在一條直線上,叫做“半橋”,我們分別叫它上管和下管,而兩個半橋組合一起,就是H橋電路,正中心就是負載電機。
    H橋電路
    H橋電路可以改變驅動負載的極性,當作為負載的電機極性被改變時,電機轉動的方向就會發生改變。
    那么它可以應用驅動直流電機,通過H橋電路來實現電機的方向控制,甚至可以-通過不同的PWM占空比,控制電機轉速。
    那它是如何工作的呢?
    H橋電路
    當Q1 和Q4導通時,Q2和Q3關閉,電流從VM流向Q1再到Q4最終到地。此時負載電機為正向轉動。
    當Q2和Q3導通,Q1和Q4關閉,電流從VM流向Q3再到Q2最終到地。此時負載電機反向轉動。
    那如果Q1和Q2,或者Q3和Q4同時導通呢?
    這時就會發生短路,因為VM和GND直接連通了。所以在做MOS驅動電路設計時需要留有死區時間,也就是上管和下管導通時有一定的間隔。
    此外,它可以通過控制PWM的占空比來調節電機的轉速,當占空比越大轉速就會越大,反之就會越小。
    H橋電路
    這里有個常見的問題,這里的負載是感性負載,所以當PWM驅動時,Q1和Q4在導通后關閉時,負載的電流不會突變,那么就需要提供通路讓電流衰減下來。
    尤其是在剎車階段,電流需要快速減少并使電機轉速減小。
    這時就可以利用二極管續流或者MOS管續流了。
    二極管續流
    當Q1和Q4導通,電感的電流升高;當Q1和Q4關斷時,Q2和Q3保持關斷,電感從GND流向D2再到D3最后到VM。不過由于二極管本身會存在壓降導致發熱,容易造成損耗,此外其電流下降速度也不快。
    H橋電路
    MOS管續流
    當Q1與Q4導通時,電感電流升高;
    當Q1與Q4關斷時,如果Q2與Q3開啟了,那么電感就會從GND經過Q2再到Q3最終到VM,然后放電。由于MOS管的內阻很小,電流可以直接流進VM,隨后快速下降。
    如果是電機正向調速時PWM控制,當Q1與Q4重新開啟時,Q2和Q3關閉,電流重新增大。隨后Q1與Q4關閉,Q2與Q3關閉,電流繼續快速下降。
    還有一個問題,在實際電路中通常會選擇4個NMOS,那PMOS不行嗎?
    成本問題是必然的,還有就是對于高耐壓和大電流的PMOS型號,與NMOS相比會少的多,因此會優先選NMOS。
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