电机控制-H 桥电路 控制方式简单解析

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什么是H桥

• H桥是一个比较简单的电路，通常它会包含四个独立控制的开关元器件（例如 MOSFET），它们通常用于驱动电流较大的负载，比如电机，至于为什么要叫H桥（H-Bridge），因为长得比较像 字母H，具体如下图所示
  

这里有四个开关元器件 Q1 ， Q2 ， Q3 ， Q4 ，另外还有一个直流电机M， D1 ， D2 ， D3 ， D4是MOS-FET的续流二极管

一. 开关状态

• 下面以控制一个直流电机为例，对H桥的几种开关状态进行简单的介绍，其中正转和反转是人为规定的方向，实际工程中按照实际情况进行划分即可

1.1、正转

• 通常H桥用来驱动感性负载，这里我们来驱动一个直流电机；

打开 Q1 和 Q4 ；
关闭 Q2 和 Q3 ；

• 此时假设电机正转，这电流依次经过 Q1 ， M ， Q4 ，在图中使用黄色线段进行标注，具体如下图所示
  

1.2、反转

• 另外一种状态则是电机反转；此时四个开关元器件的状态如下；

关闭 Q1 和 Q4 ；
打开 Q2 和 Q3 ；

• 此时电机反转（与前面介绍的情况相反），这电流依次经过 Q2 ， M ， Q3 ，在图中使用黄色线段进行标注，具体如下图所示
  

1.3、调速

• 如果要对直流电机调速，其中的一种方案就是；

关闭 Q2 ， Q3 ；
打开 Q1 ， Q4 上给它输入 50% 占空比的PWM波形；

• 这样就达到了降低转速的效果，如果需要增加转速，则将输入PWM的占空比设置为100%；具体如下所示
  

二. 停止状态

• 这里以电机从正转切换到停止状态为例；

• 正转情况下； Q1 和 Q4 是打开状态；

• 这时候如果关闭 Q1 和 Q4 ，直流电机内部可以 等效成电感，也就是感性负载，电流不会突变，那么电流将继续保持原来的方向进行流动，这时候我们希望电机里的电流可以快速衰减，这里有两种办法：

2.1 第一种停止方式

关闭 Q1 和 Q4 ，这时候电流仍然会通过反向续流二极管进行流动，此时短暂打开 Q1 和 Q3 从而达到快速衰减电流的目的

2.1 第二种停止方式

准备停止的时候，关闭 Q1 ，打开 Q2，这时候电流并不会衰减地很快，电流循环在Q2，M，Q4之间流动，通过MOS-FET的内阻将电能消耗掉