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”是因?yàn)樗男螤羁崴谱帜?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(注意:圖 4.12 及隨后的兩個(gè)圖都只是示意圖,而不是完整的電路圖,其中三極管的驅(qū)動(dòng)電路沒(méi)有畫(huà)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),必須導(dǎo)通對(duì)角線上的一對(duì)三極管。根據(jù)不同三極管對(duì)的導(dǎo)通情況,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),必須使對(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)周圍的箭頭指示為順時(shí)針?lè)较颍?/p>
圖 3 所示為另一對(duì)三極管 Q2 和 Q3 導(dǎo)通的情況,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)周圍的箭頭表示為逆時(shí)針?lè)较颍?/p>
二、使能控制和方向邏輯使能控制和方向邏輯
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)通非常重要。如果三極管 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(méi)有其他任何負(fù)載,因此電路上的電流就可能達(dá)到最大值(該電流僅受電源性能限制),甚至燒壞三極管?;谏鲜鲈颍趯?shí)際驅(qū)動(dòng)電路中通常要用硬件電路方便地控制三極管的開(kāi)關(guān)。圖 4 所示就是基于這種考慮的改進(jìn)電路,它在基本 H 橋電路的基礎(chǔ)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)通信
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(kāi)關(guān)。而 2 個(gè)非門通過(guò)提供一種方向輸人,可以保證任何時(shí)候在 H 橋的同側(cè)腿上都只有一個(gè)三極管能導(dǎo)通。(與本節(jié)前面的示意圖一樣,圖 4 所示也不是一個(gè)完整的電路圖,特別是圖中與門和三極管直接連接是不能正常工作的。)
采用以上方法,電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)就只需要用三個(gè)信號(hào)控制:兩個(gè)方向信號(hào)和一個(gè)使能信號(hào)。如果 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);如果 DIR-L 信號(hào)變?yōu)?1,而 DIR-R 信號(hào)變?yōu)?0,那么 Q2 和 Q3 將導(dǎo)通,電流則反向流過(guò)電機(jī)
實(shí)際使用的時(shí)候,用分立元件制作 H 橋是很麻煩的,好在現(xiàn)在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)就可以使用了,在額定的電壓和電流內(nèi)使用非常方便可靠。比如常用的 L293D、L298N、TA7257P、SN754410 等
審核編輯:湯梓紅
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原文標(biāo)題:什么是H橋電路?
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