H桥功率驱动电路的设计研究
一种基于PWM控制的H桥功率驱动器的设计
ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｂｏｏｔｓｔｒａｐ ｒｉｓｅ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｂｉｓｔａｂｌｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ａｒｅ ｔｈｅ
ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ ｉｄｅａｓ ｉｎ ｔｈｉｓ ｔｈｅｓｉｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｕｓｉｎｇ ＥＤＡ ｓｏｆｔｗａｒｅ，ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｏｔａｌ
Ｔｈｅ ｅｍｅｒｇｅｎｃｅ ｏｆ ＳＰＩＣ ｓｈｏｗｓ ａ ｇｒｅａｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｔｏ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｔｈｅ
ｄｅｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｃｏｓｔ，ｗｅｉｇｈｔ ａｎｄ ｖｏｌｕｍｅ，ａｎｄ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｎｉａｔｕｒｉｚａｔｉｏｎ，
ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｇｅｎｅｒａｔｅｓ ｗａｒｎｉｎｇ ａｎｄ ｓｈｕｔｏｆｆ ｓｉｇｎａｌｓ ｉｎ １４５℃ａｎｄ １７０＂Ｃ．
ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ａｎｄ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｓｐｅｅｄ ｃａｎ ｂｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ２。Ｃ，ａｎｄ ａ ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ
本文首先从系统的角度出发，对电路进行总体设计，确定了电路的功能模块 及模块之间的功能衔接。接着，根据项目的性能指标要求，详细设计并分析了本 电路中的电荷泵电路、自举电路、过温保护电路、电流取样电路四个功能模块及 ＰｗＭ速度反馈控制应用电路。这是本文的重点所在。其中的电荷泵上升时间数 学归纳分析法、自举电路上升时间微分分析法和双稳态过温保护电路是本文的创 新点。最后，本文在厂方提供的模型基础上利用ＥＤＡ软件对各个子电路及整体 电路进行了仿真，确保设计的电路能满足性能指标要求，并给出了仿真结果。
１）输出电流和电压范围，它决定着电路能驱动多大功率的电机。 ２）效率，高的效率不仅意味着节省电源，也会减少驱动电路的发热。要 提高电路的效率，可以从保证功率器件的开关工作状态和防止共态导通（Ｈ桥 或推挽电路可能出现的一个问题，即两个功率器件同时导通使电源短路）入手。 ３）对控制输入端的影响。功率电路对其输入端应有良好的信号隔离，防 止有高电压大电流进入主控电路，这可以用高的输入阻抗或者光电耦合器实现 隔离。 ４）对电源的影响。共态导通可以引起电源电压的瞬间下降造成高频电源 污染；大的电流可能导致地线电位浮动。 ５）可靠性。电机驱动电路应避免过温、过流、过欠压等极端情况的发生。
一种直流电机H桥驱动电路设计
一种直流电机H桥驱动电路设计
该电路采用NMOS 场效应管作为功率输出器件，设计并实现了较大功率的直流电机H 桥驱动电路，并对额定电压为24 伏，额定电流为3.8A 的
25D60-24A 直流电机进行闭环控制，电路的抗干扰能力强，在工业控制领域
具有较强的适用性。
许多半导体公司推出了直流电机专用驱动芯片，但这些芯片多数只适合小功率直流电机，对于大功率直流电机的驱动，其集成芯片价格昂贵。
在直流电机驱动电路的设计中，主要考虑一下几点：
1. 功能：电机是单向还是双向转动?需不需要调速?对于单向的电机驱动，只要用一个大功率三极管或场效应管或继电器直接带动电机
即可，当电机需要双向转动时，可以使用由4 个功率元件组成的H 桥电路或者使用一个双刀双掷的继电器。
如果不需要调速，只要使
用继电器即可;但如果需要调速，可以使用三极管，场效应管等开关元件实现PWM(脉冲宽度调制)调速。
2. 性能：对于PWM 调速的电机驱动电路，主要有以下性能指标。
1)输出电流和电压范围，它决定着电路能驱动多大功率的电机。
2)效率，高的效率不仅意味着节省电源，也会减少驱动电路的发热。
要提高
电路的效率，可以从保证功率器件的开关工作状态和防
止共态导通(H 桥或推挽电路可能出现的一个问题，即两个功率器件同时导通使电源短路)入手。
3)对控制输入端的影响。
功率电路对其输入端应有良好的信号隔离，防止有
高电压大电流进入主控电路，这可以用高的输入阻抗或
光电耦合器实现隔离。
IR20驱动MOSIGBT组成H桥原理与驱动电路分析
IR20驱动MOSIGBT组成H桥原理与驱动电路分析1.H桥原理：H桥电路是由四个开关管组成的电路，可以实现正反转、制动及调速功能。
在正极电池端接入两个开关管，负极电池端接入另外两个开关管。
通过控制不同开关管的电导情况，可以控制电机正反转和制动。
当Q1和Q4导通时，电机正转；当Q2和Q3导通时，电机反转；当Q1和Q2导通时，电机制动。
H桥电路示意图如下：```+Vcc+--，Q1，--+Motor(Load) -----，Q2，----------+--，Q3，--++GND```2.IR2110简介：IR2110是一种高低侧驱动器，它具有独立的高压和低压输入端，可以直接驱动高侧和低侧开关管。
IR2110集成了驱动电路和PWM调制电路，能够实现电源零电压开关（ZVS）和电流过零检测功能，提高开关效率和减少电磁噪音。
3.IR2110的工作原理：-IR2110的高侧驱动电路包括一个高侧引脚(HIN)、一个半桥驱动电路和一个逆变器。
-IR2110的低侧驱动电路包括一个低侧引脚(LIN)、一个半桥驱动电路和一个逆变器。
-当HIN输入信号为低电平时，高侧逆变器输出为高电平，高侧MOS 管截止，同时低侧逆变器输出为低电平，低侧MOS管导通，电机正转。
-当HIN输入信号为高电平时，高侧逆变器输出为低电平，高侧MOS 管导通，同时低侧逆变器输出为高电平，低侧MOS管截止，电机反转。
-通过HIN和LIN输入信号的控制，可以控制H桥电路的工作方式。
4.IR2110驱动电路示意图：```+Vcc+--，Q1，---------------+Motor ，(Load) ----，Q2，----------------， IR2110+--，Q3，---------------++GND```5.IR2110驱动电路的工作过程：-通过输入信号控制IR2110的HIN和LIN引脚的电平。
-IR2110内部逆变器产生高侧和低侧驱动电平，控制相应的MOSFET 或IGBT的导通和截止。
大功率直流电机H桥驱动电路设计方案
大功率直流电机H桥驱动电路设计方案在直流电机驱动电路的设计中，主要考虑一下几点：1. 功能：电机是单向还是双向转动？需不需要调速？对于单向的电机驱动，只要用一个大功率三极管或场效应管或继电器直接带动电机即可，当电机需要双向转动时，可以使用由4 个功率元件组成的H 桥电路或者使用一个双刀双掷的继电器。
如果不需要调速，只要使用继电器即可；但如果需要调速，可以使用三极管，场效应管等开关元件实现PWM（脉冲宽度调制）调速。
2. 性能：对于PWM 调速的电机驱动电路，主要有以下性能指标。
1）输出电流和电压范围，它决定着电路能驱动多大功率的电机。
2）效率，高的效率不仅意味着节省电源，也会减少驱动电路的发热。
要提高电路的效率，可以从保证功率器件的开关工作状态和防止共态导通（H 桥或推挽电路可能出现的一个问题，即两个功率器件同时导通使电源短路）入手。
3）对控制输入端的影响。
功率电路对其输入端应有良好的信号隔离，防止有高电压大电流进入主控电路，这可以用高的输入阻抗或光电耦合器实现隔离。
4）对电源的影响。
共态导通可以引起电源电压的瞬间下降造成高频电源污染；大的电流可能导致地线电位浮动。
5）可靠性。
电机驱动电路应该尽可能做到，无论加上何种控制信号，何种无源负载，电路都是安全的。
H桥驱动电路：H桥式电机驱动电路包括4个三极管和一个电机，因其外形酷似字母‘H',所以称作H桥驱动电路。
要使电机M运转，必须使对角线上的一对三极管导通。
例如当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。
电机顺时针转动。
当三极管Q2和Q3导通时，电流将从右至左流过电机，驱动电机逆时针方向转动。
完整的晶体管H桥驱动电路，PWM1,PWM2,为电机方向控制输入端，PWM1=1,PWM2=0时正转，PWM=0,PWM2=1时电机反转。
PWM1,PWM2同时也是电机调速的脉宽输入端。
晶体管是最为廉价的控制方法，但在晶体管上有明显的压降，会产生功率的损耗，效率不高，适宜应用在低电压，小功率的场合。
一种H桥驱动电路原理与设计
一种 H 桥驱动电路原理与设计
文/庄武良 代允
摘
本文 H 要 桥的上桥，能够实现电流的输入
输出控制，两路互补 PWM 信号分
别控制上下两个开关管互补导通，
并对相应的实验装置和控制方法
进行实验测试。
此 H 桥不需要外加电源，也不需要变压 器隔离驱动，工作原理如下：当 CPU 的输出 PWMA 为高电平信号时，此 H 桥驱动管脚 L 得到高电平信号，L 端通过电阻 R3 限流电阻 驱动 Q7，Q7 为 NPN 三极管，Q7 三极管基级 得到高电平 Q7 的 CE 导通，Q7 管脚 CE 导通 把 Q5 的基级电平拉低，Q5 基级电平拉低了 则 Q5 管脚 CE 截止，VBUS 的电压通过稳压 三极管 D3 及电阻 R1 给三极管 Q3 提供正向运
上管驱动的工作原理，上下两个管的驱
动顺序是先下管后上管，当下管 Q2 导通的时 候，上管辅助的电源存储电容 C1 通过 VBUS 过稳压管 D4 与二极管 D5 充电，当上管驱动 信号 H 为高电平时，电流流过 R7 给 Q10 三极 管的基级提供偏置，三极管 Q10 得电 CE 导通， Q9 三极管为 PNP 三极管，Q9 的基级被拉低， 三极管 Q9 导通，三极管 Q8 和 Q6 为互补扩 流 对 管， 电 流 可 以 通 过 稳 压 管 D4、R6、Q9 给互补对管 Q8 与 Q6 提供偏置，Q8 导通，而 Q6 截止，电容 C1 上的能量可以通过 Q8 给开 关管 Q1 提供偏置而导通，当驱动信号 H 为低 电平时，三极管 Q10 反向偏置而截止，上拉 R8 给 PNP 三极管 Q9 上拉后而截止，互补对 管 Q8 与 Q6 低电平偏置，Q8 截止而 Q6 导通， 加速开关管 Q1 栅极电荷的卸放，Q1 的开关 管截止
步进电机H桥功率驱动电路设计
步进电机H桥功率驱动电路设计步进电机是一种特殊的直流电机，可以通过一定的控制方式实现精准的角度控制。
步进电机的驱动电路通常采用H桥功率驱动电路，其中H桥电路是通过四个开关元件（通常是MOSFET管或者IGBT管）和两个电源组成的，能够实现电机的正、反向旋转。
H桥电路由四个开关元件组成，其中开关S1和S4连接在一起，共同控制电机的一个端口，开关S2和S3连接在一起，共同控制电机的另一个端口。
H桥电路有四种状态：S1和S4为导通状态，S2和S3为截止状态；S2和S3为导通状态，S1和S4为截止状态；S1和S3为导通状态，S2和S4为截止状态；S2和S4为导通状态，S1和S3为截止状态。
步进电机的驱动原理是通过控制H桥电路的四种状态，使得电机在施加电源电压的不同方向上旋转。
控制步进电机的一个重要参数是步距角，即电机每转一圈所走过的角度。
根据步距角的大小，步进电机可以分为全角步进电机和半角步进电机。
全角步进电机的步距角为360度/步数，控制方式可以是单相驱动方式或者双相驱动方式。
单相驱动方式只需要两个驱动电路，一个控制电机的一个端口，另一个端口通过调整S1和S4的导通时间来实现，通过调整导通的时间长短，可以控制电机的速度。
双相驱动方式需要四个驱动电路，分别控制电机的两个端口，通过交替切换四种状态来实现控制。
半角步进电机的步距角为360度/（2×步数）。
控制半角步进电机通常采用四相驱动方式，需要八个驱动电路，通过交替切换八种状态来实现控制。
四相驱动方式的原理是将步进电机的一个端口分成四段，通过施加电源电压的不同顺序，使得电机在不同的相邻段上产生磁场，并完成旋转。
步进电机的驱动电路设计需要考虑以下几个问题：1.驱动电路的工作电压范围，要能适应电机的额定电压以及工作电压波动范围。
2.驱动电路的开关元件的选型，要能够满足电流和功率的要求，并具有足够的开关速度。
3.驱动电路的保护措施，要考虑过流、过热等异常情况的保护。
基于h桥控制直流电机驱动电路设计
基于h桥控制直流电机驱动电路设计随着现代化工业的迅速发展，直流电机作为一种早期的电机被广泛应用在各种领域，如机械制造、石油开采、化工等行业中，并得到了越来越多的关注和应用。
基于H桥控制直流电机驱动电路设计是一种高效、可靠的驱动方案，本文将对其进行介绍。
一、H桥控制直流电机驱动电路原理H桥控制直流电机驱动电路由四个开关管组成，一般采用MOSFET 管。
根据开合程度，可以使H桥内的电压极性逆转，从而改变直流电机的转向。
H桥电路的控制有PWM方式和脉冲方向控制方式：（1）PWM方式PWM方式是通过改变开关管开合时间的长度和间隔时间，实现直流电机转速调节。
只需控制一个管的开合就可以实现电压的逆转，可以根据需要使两个管同时开关，以达到增加电流的目的，从而实现转矩控制。
（2）脉冲方向控制方式脉冲方向控制方式是靠改变开关管的开合序列来改变直流电机的转向。
与PWM方式相比，脉冲方向控制方式更加简单。
其主要优点是响应速度快，适用于高速转向的应用。
二、基于H桥控制直流电机驱动电路设计基于H桥控制直流电机驱动电路的设计过程，一般需要考虑以下几个方面：（1）电路结构设计根据不同的应用场景和需要，可以选择单位H桥、半桥H桥、全桥H桥等不同的电路结构。
一般情况下，可以根据实际需求来选择合适的结构，以实现高效、可靠的驱动控制。
（2）元器件选型选用合适的元器件对于电路的稳定性和可靠性十分重要。
特别是对于H桥中的开关管，要保证其负荷能力足够强，同时也需要考虑其价格和性能和可靠性等因素来进行选择。
（3）驱动控制设计驱动控制设计是整个电路设计中最为重要的环节之一。
具体来说，驱动控制设计需要考虑以下几个方面：1）驱动器选择：针对不同的电机和应用场景，可以选择不同类型的驱动器，如电容式驱动器、电感式驱动器等等。
2）PWM控制：如果选择PWM方式控制电机，需要考虑频率、占空比、死区参数等等。
3）脉冲方向控制：如果选择脉冲方向控制方式，需要考虑控制脉冲的宽度、间隔等参数。
IR2110驱动MOS IGBT组成H桥原理与驱动电路分析
IR2110驱动MOS IGBT组成H桥原理与驱动电路分析 3.3 电机驱动模块设计3.3.1 H桥工作原理及驱动分析3.3.2 前级PWM信号和方向控制信号逻辑处理电路设计分析由于H桥控制MOS管的开关需要4路控制信号，对于由NMOS管组成H桥的一侧而言，一般情况下，上下两管共用一个控制信号，并且其中一只NMOS管的控制信号是将共用的控制信号反向得到的，如图3-7所示，74HC14的作用是将输入的控制信号反向作为下管的控制信号，从而保证上下两个MOS管不会同时导通,那么对于一个完整的H桥就要2路PWM信号来控制电机的速度和正反转，而且两路PWM信号还必须保证同步且极性相反，对于低端单片机而言这一点不是很容易做到。
图3-7 一般控制信号处理原理图本设计在上面所述的思想上做了改进和延伸，通过一路PWM信号、一路DIR方向控制信号、74HC00、74HC08数字芯片，实现四路控制信号的输出，上下两管的逻辑控制信号具有有互锁保护功能，从而保证同侧桥臂的上下NMOS管不会同时导通造成能量浪费甚至烧毁MOS管和电源。
如图3-8所示，HIN1、LIN1、HIN2、LIN2分别为两侧上下管的控制信号，HIN1、LIN1不能同时为1，HIN2、LIN2不能同时为1。
DIR=1时，电机正转，DIR=0时，电机反转。
当DIR=1正转时，LIN2恒为1，图3-9中Q3始终导通，HIN1、LIN1通过PWM 控制导通时间调节转速，当DIR=0反转时，LIN1恒为1，图3-9中Q4始终导通，HIN2、LIN2通过PWM控制导通时间调节转速。
DIR=0或1，两桥臂下管始终导通，这也为自举电容的快速充电提增加了一条回路，也就是说不管是正转还是反转，当上管关闭时两侧下管可同时提供充电回路，而不是单侧的下管，因为电机阻抗的存在，起主要充电作用的还是单侧的下管。
当PWMZ占空比为0时，LIN1、LIN2都为1时，两侧下管同时导通将电机两端接地，这样可以实现电机快速制动。
h桥电路工作原理与设计
h桥电路工作原理与设计
H桥电路是一种常见的电子电路，它由四个开关元件（通常是晶体管）组成，形状类似于英文字母“H”，因此得名。
H桥电路可以用于控制直流电机、步进电机等设备的方向和速度。
一、H桥电路工作原理
H桥电路由两个开关管和两个二极管组成。
当开关管1和开关管4导通时，电流从电源正极流经开关管1、电机线圈和开关管4回到电源负极，电机正转。
当开关管2和开关管3导通时，电流从电源正极流经开关管2、电机线圈和开关管3回到电源负极，电机反转。
二、H桥电路设计
1. 开关管选择：开关管可以使用晶体管、MOSFET等器件。
选择时需要考虑驱动电流、耐压值、开关速度等因素。
2. 驱动电路设计：为了驱动开关管，需要设计合适的驱动电路。
对于晶体管，可以使用分压电阻、晶体管等元件；对于MOSFET，可以使用逻辑门、运放等
元件。
3. 保护电路设计：为了保护H桥电路和电机，需要设计合适的保护电路。
例如，可以使用二极管或电阻限流保护电路。
4. 电源设计：H桥电路需要稳定的电源供应，可以选择合适的电源芯片或模块来为H桥电路供电。
H桥电路是一种常用的电子电路，可以用于控制直流电机、步进电机等设备的方向和速度。
在设计H桥电路时，需要考虑开关管的选择、驱动电路的设计、保护电路的设计以及电源的设计等因素。
H桥直流电机驱动电路设计
H桥直流电机驱动电路设计本文针对直流电机的驱动电路的各个模块进行了详细的分析与设计，主要介绍了大功率直流电机驱动电路的设计流程。
经分析，该电路可以很好地控制直流电机的正反转及调速，并且具有结构简单，驱动能力强，低功耗，低成本等优点。
关键字：H桥驱动电力MOS管直流电机一、引言直流电动机凭借其良好的线性特性、优异的控制性能、以及可以实现频繁的无级快速启动、制动和反转等特点成为大多数变速运动控制和闭环位置伺服控制系统的最佳选择。
特别是第二代全控型电力半导体器件（GTR、GTO、MOSFET、IGBT）的发展，以及脉冲宽度调制（PWM）技术的成熟，使得直流电机具有了更加广泛的应用前景。
二、直流电机驱动电路总体结构直流电机驱动电路分为光电隔离电路、死区控制电路、电机驱动逻辑电路、驱动信号放大电路、H桥功率驱动电路等五部分。
其中控制信号有控制电机转向的DIR信号和控制电机转速的PWM信号。
1、光电隔离电路2、死区控制电路3、电机驱动逻辑电路4、H桥功率驱动电路设计近30年来，电力电子技术的迅猛发展，带动和改变着电机控制的面貌和应用。
常用的电子开关器件有继电器，三极管，MOS管，IGBT等。
普通继电器属机械器件，开关次数有限，开关速度比较慢，而且继电器内部为感性负载，对电路的干扰比较大。
晶体管本身有导通电阻，在通过大电流时会明显发热，如果没有散热措施会很容易烧毁，一般使用于小功率驱动电路。
电力MOS管导通电阻远比普通三极管低，允许流过更大的电流，且内置有反向二极管来保护管子本身，使用MOS管搭建H桥，高位电路要用P沟道管，低位电路要用N沟道管。
IGBT 管由于价格昂贵一般不采用。
3）功率驱动芯片IR2130小功率驱动电路可以采用上圖的H桥驱动电路，当驱动功率比较大时，一般桥臂电压也比较高，为了安全和可靠，希望驱动回路（主回路）与控制回路绝缘。
此时，主回路必须采用浮地前置驱动。
如上图4所示，其中浮地前置驱动电路都是互相独立的并由独立的电源供电。
h桥电机驱动电路
h桥电机驱动电路H桥电机驱动电路H桥电机驱动电路是一种常用的电路设计，用于控制直流电机的运转方向和速度。
它通过使用四个电晶体来控制电机的正反转，并且可以通过改变电晶体的导通方式来控制电机的速度。
本文将详细介绍H桥电机驱动电路的工作原理、组成和应用。
1. 工作原理H桥电机驱动电路由四个电晶体组成，其中两个电晶体用于控制电机的正转，另外两个电晶体用于控制电机的反转。
当电机需要正转时，对应的两个电晶体导通，使电流流过电机，使其正转。
当电机需要反转时，其他两个电晶体导通，使电流流动方向相反，使电机反转。
为了控制电机的速度，可以通过改变电晶体的导通方式来改变电机的驱动电流。
常见的方法是使用PWM (Pulse Width Modulation) 技术，在一个周期内改变电晶体导通的时间比例，从而改变电机的转速。
较短的导通时间比例会使电机转速增加，而较长的导通时间比例会使电机转速降低。
2. 组成H桥电机驱动电路由以下几个主要组成部分构成：2.1 电源电源提供所需的电压和电流，以驱动电机正常运行。
通常使用直流电源作为电机的电源，其电压根据电机的驱动要求而定。
2.2 控制信号输入端H桥电机驱动电路需要控制信号来控制电机的转向和速度。
这些控制信号通常来自于微控制器、单片机或其他控制设备。
控制信号输入端接收这些信号，并根据信号的不同导通对应的电晶体，从而控制电机的运行。
2.3 逻辑电路逻辑电路用于控制电晶体的导通和截止状态。
它接收控制信号，并根据信号的逻辑状态来控制电晶体的导通和截止。
2.4 电晶体H桥电机驱动电路使用四个电晶体，通常为MOSFET (金属氧化物半导体场效应管) 或者IGBT (绝缘栅双极性晶体管)。
这些电晶体用于控制电机的正反转和速度。
2.5 保护电路为了保护电机和电路，H桥电机驱动电路通常还会包含一些保护电路，例如过流保护、过温保护和反向电压保护等。
这些保护电路能够有效防止电机损坏和电路故障。
3. 应用H桥电机驱动电路广泛应用于各种领域和场合，例如机器人控制、汽车电动系统、工业自动化等。
基于H桥驱动直流电机调速系统电路的设计
毕业设计（论文）题目：基于H桥控制的直流电机调速系统电路的设计（英文）：Based on the H-bridge driver circuit of DC motor speed control system design院别：自动化学院专业：电气工程及其自动化（师范）姓名：李玲弟学号：2009105444028指导教师：杨宁日期：2013年5月基于H桥控制的直流电机调速系统电路的设计摘要本文介绍了基于H桥驱动的直流电机调速系统，系统采用芯片LN298搭建H桥驱动电路，PWM调速信号由单片机AT89AC52提供，电机的驱动运转控制由单片机控制H桥，H桥再驱动直流电机。
文章中采用了专门的芯片组成了PWM信号的发生系统，并且对PWM 信号的原理、产生方法以及如何通过软件编程对PWM信号占空比进行调节，从而控制其输入信号波形等均作了详细的阐述。
此外，本文中还采用了芯片LN298作为直流电机正转调速功率放大电路的驱动模块。
另外，本系统中使用了测速发电机对直流电机的转速进行测量，经过滤波电路后，将测量值送到A/D转换器，并且最终作为反馈值输入到单片机进行PI运算，从而实现了对直流电机速度的控制。
关键词：PWM调速；H桥驱动；直流电机测速；数码管显示Based on the H-bridge driver circuit of DC motor speed control system designABSTRACTThis article describes the DC motor speed control system based on the H-bridge driver, the system uses the chip LN298 build H-bridge driver circuit, PWM speed control signal is provided by the microcontroller AT89AC52 control H-bridge motor drive operation is controlled by a microcontroller, H-bridge DC motor drive. Articles using a specialized chip composed of a PWM signal generating system, and on the principle of the PWM signal generating method, and how to adjust the duty cycle of the PWM signal by software programming, thereby controlling the input signal waveform are made. elaboration. In addition, this paper also uses a chip LN298 as a forward speed of a DC motor power amplifier circuit driver module. In addition, the present system uses a tachogenerator to measure the rotational speed of the DC motor, after the filtering circuit, the measured value to the A / D converter, and, ultimately, as a feedback value PI operator input to the microcontroller, thus realizing the DC motor speed control.Key words：PWM speed control; H bridge driver; DC Motor Speed; digital display目录1绪论 (1)1.1基于H桥控制的直流电机调速系统设计目的和意义 (1)1.1.1选题的目的和意义： (1)1.1.2国内外研究现状简述： (1)1.1.3毕业设计（论文）所采用的研究方法和手段： (1)1.2利用H桥控制直流电机转速系统的设计项目发展 (1)1.3利用H桥控制的直流电机转速系统的设计原理 (2)2直流电机调速控制概述 (3)2.1直流电机的工作原理 (3)2.2直流电机的调速特性 (4)2.3直流电机的几种调速方法 (4)2.3.1 静止可控整流器（简称V-M系统） (6)2.3.2 PWM调速系统的优点 (7)2.4直流电机调速PWM信号形成原理 (7)2.4.1 直流电机电枢的PWM调压调速原理 (8)2.4.2 脉宽调制占空比调节 (8)2.4.3 PWM控制信号产生的方法 (10)3系统元器件介绍 (11)3.1单片机的选型： (11)3.1.1主要特性： (11)3.1.2管脚说明 (12)3.2 电机驱动H桥选型 (14)3.3红外对管 (15)3.4 晶振 (18)3.5 四位数码管 (20)3.5.1 4位数码管的驱动方式 (21)3.5.2 4位数码管的引脚图 (21)3.5.3 4位数码管的参数 (22)3.5.4 4位数码管区分共阴阳极的方法 (22)4直流电机调速系统电路设计 (24)4.1 稳压电源电路设计 (24)4.2 系统PWM调速的设计 (26)4.3 电机测速电路 (27)4.3.1红外线发射管 (27)4.3.2红外线接收管 (27)4.3.3红外计数电路 (28)4.4 直流电机H桥驱动的设计 (29)4.4.1、H桥驱动电路 (29)4.4.2 使能控制和方向逻辑 (30)4.4.3 基于LN298驱动的硬件设计 (31)4.5 直流电机转速显示 (32)5直流电机驱动控制系统软件设计 (33)5.1直流电机正反转、加速、减速、启动与停止软件设计 (33)5.2 LED速度显示软件设计 (35)参考文献 (37)致谢 (38)附件A1基于H桥驱动直流电机调速系统电路的设计的硬件图 (39)附件A2基于H桥驱动直流电机调速系统电路的设计的实物图 (40)基于H桥驱动直流电机的调速系统的电路设计1绪论1.1基于H桥控制的直流电机调速系统设计目的和意义1.1.1选题的目的和意义：在电气时代的今天，电动机一直在现代化的生产和生活中起着十分重要的作用。
基于H桥控制直流电机驱动电路设计
生产ＰＷＭ信号和换 向信号，经光电隔离电路处理后，进入逻 辑控制电路，经由逻辑电路对时序进行巧妙控制后，再提供给 Ｈ桥驱动电路，达到了遏，ｔ ＪＨ桥驱动直通的目的。电流采样电路 和速度采样电路则对 电机工作过程进行实时控制，当检测到 电机转 速变化 时，采样到 的信号经 过检波滤波电路与线性放 大隔离电路处理之后，反馈给单片机，单片机对输出量做出相 应变化，完成一次直流电机电压闭环负反馈调节过程。
达到调整电动 机转速的目的。 该方案优点：换向速度快，无电磁式继 电器机械触 点所
产生的干扰，电磁兼容性较好；缺 点：每路电机需要 占用２个
１ ＩＪ１．
ＰＷＭ接口，对单片机选 型要求高，成本高。
直流 电机 具有 良好的启动性 能和控制性 能 ，能在较 宽
与现有技 术不 同，本设计方 案如图３所 示。Ｈ桥 电路 的
２ ２ Ｈ桥 电路设 计 图２示 出了现有技 术中典 型的Ｈ桥直流 电机驱动 电路 。 Ｈ桥电路 由４个Ｎ沟道 功率ＭＯＳ管构成 ，外加两个专用 芯片 ＩＣ１、ＩＣ２驱动 来控制调速和换 向。工作原理 ：单片机提供两 路开关脉冲 ＰＷ Ｍ１￣［ＩＰＷＭ２，输 出 ＰＷＭ１（ＰＷＭ２置低 ） 时，ＦＥＴ１、ＦＥＴ４导通，与ＦＥＴ２、ＦＥＴ３截止 ，电机 正转；输 出ＰＷ Ｍ２（ＰＷＭｌ置低 ）时，ＦＥＴ２、ＦＥＴ３导通 ，与ＦＥＴＩ、 ＦＥＴ４截止，电机反转。通 过改变ＰＷＭ１、ＰＷ Ｍ２的占空比。
的调速范 围内实现均 匀、平滑 的无级 调速，适 用于启、停控 上桥臂由２个Ｐ沟道功率ＭＯＳ管构成 ，下桥 臂Ｆｈ２个Ｎ沟道功
制频繁的控制 系统。”
率ＭＯＳ管构成；外加一个逻辑控制电路来控制时序。工作原
市场上直流电机驱动的专用集 成芯片层出不穷，但由于 理：单片机产生 １个ＰＷＭ信号和２个方向控 制信号；ＰＷＭ信
基于H桥控制直流电机驱动电路设计
基于H桥控制直流电机驱动电路设计摘要：直流电机因其在线性特性及控制性能上的良好表现，得到大量闭环位置伺服控制系统及变速运动控制系统的广泛应用。
而对H桥驱动电路的分析，则能够有效避免H桥上下桥臂两管同时瞬间短路现象的出现，这就为电机反向运转的稳定运行提供了可靠保障。
基于此，本文将围绕H桥控制直流电机驱动电路的设计展开研究探讨。
关键词：H桥；直流电机；驱动电路引言：直流电机无论是在启动性能及控制性能上都有良好表现，其无极调速即使是在较宽的调速范围内同样具有平滑、均匀地特点，因而在频繁进行启动、停止的控制系统中也能得到有效应用。
但由于当前市场上各类型直流电机驱动的集成芯片种类繁多，不同芯片在输出功率上也有不同的限制，使大功率直流电机的驱动功率得不到充分发挥[1]，而H桥控制技术的出现则有效解决了这一问题，因此H桥控制技术是电机设计制造及相关行业人员必然要掌握的关键技能。
1.H桥控制直流电机驱动电路总体结构应用H桥控制的直流电机驱动电路包括H桥功率驱动电路、电机驱动逻辑电路、光电隔离电路、死区控制电路、电荷泵电路等五部分内容。
在驱动顺序上，是以光电隔离电路→死区控制电路→电机驱动逻辑电路→H桥功率驱动电路的顺序进行，其中电荷泵电路自身独立，与死区控制电路共同作用于电机驱动逻辑电路。
2.H桥控制直流电机驱动电路设计就H桥控制直流电机驱动电路总体结构来看，其结构相对比较简单，而不同结构又分别具有不同的功能，因此在设计要点上也有所差异。
2.1光电隔离电路设计光电隔离电路常用于在主回路与控制回路之间实施电气隔离，这在大功率驱动电路中十分常见。
2.2死区控制电路设计死区控制电路的出现是为了解决同侧H桥不同桥臂两管瞬间短路现象的出现，该现象的出现会导致不必要的发热并造成器件损坏，因此在设计时需使每个MOS管在通路前拥有超过关断时间的死区时间[2]。
通常情况下，死区时间内同侧H桥不同桥臂两管均处于完全截止的状态。
设计过程中还需注意不能使高电平叠加，以获得一对反向的调制方波，这种目的可通过RC延时电路与逻辑门的配合实现。
H桥驱动电路(通用)解析
一、背景此问题一直想留给做小车的同学去研讨，期望他们在制作过程中能够悟出其中的道理。
可无奈等至今日也未见一文半字 : ( 却接到了无数的质询：你为何要用分立元件构建 H 桥驱动？为何不选择 L298 集成电路桥？为何要使用 MOS 管？等等……，逐个回复太累了，只好整理一下，汇总于此，供参考，有不妥之处望指正，更望能有人提出进一步的分析。
二、分析内容界定本文只涉及有刷直流电机 H 桥驱动部分的电路，不讨论如何控制 H 桥？如何实现 PWM？以及如何实现过流保护等；而且主要讨论构成 H 桥 4 个桥臂对性能的影响。
三、H桥原理简述所谓 H 桥驱动电路是为了直流电机而设计的一种常见电路，它主要实现直流电机的正反向驱动，其典型电路形式如下：从图中可以看出，其形状类似于字母“H”，而作为负载的直流电机是像“桥”一样架在上面的，所以称之为“ H 桥驱动”。
4个开关所在位置就称为“桥臂”。
从电路中不难看出，假设开关 A、D接通，电机为正向转动，则开关B、C接通时，直流电机将反向转动。
从而实现了电机的正反向驱动。
借助这 4 个开关还可以产生电机的另外 2 个工作状态：A）刹车——将B 、D开关（或A、C）接通，则电机惯性转动产生的电势将被短路，形成阻碍运动的反电势，形成“刹车”作用。
B）惰行—— 4个开关全部断开，则电机惯性所产生的电势将无法形成电路，从而也就不会产生阻碍运动的反电势，电机将惯性转动较长时间。
以上只是从原理上描述了H 桥驱动，而实际应用中很少用开关构成桥臂，通常使用晶体管，因为控制更为方便，速度寿命都长于有接点的开关（继电器）。
细分下来，晶体管有双极性和MOS管之分，而集成电路只是将它们集成而已，其实质还是这两种晶体管，只是为了设计、使用方便、可靠而做成了一块电路。
双极性晶体管构成的 H 桥：MOS管构成的 H 桥：以下就分析一下这些电路的性能差异。
四、几种典型 H 桥驱动电路分析分析之前，首先要确定 H 桥要关注那些性能：A）效率——所谓驱动效率高，就是要将输入的能量尽量多的输出给负载，而驱动电路本身最好不消耗或少消耗能量，具体到H桥上，也就是4个桥臂在导通时最好没有压降，越小越好。
一种基于四个三极管的H桥双向电机驱动电路
一种基于四个三极管的H桥双向电机驱动电路一种基于四个三极管的H桥双向电机驱动电路引言：电机作为现代工业中常用的动力设备，广泛应用于各个领域。
为了实现电机的双向控制，H桥电路成为一种常见的电机驱动电路。
本文将介绍一种基于四个三极管的H桥双向电机驱动电路的原理和工作方式。
一、H桥电路的基本原理H桥电路是一种能够实现电机正反转的电路。
它由四个开关组成，分别为Q1、Q2、Q3和Q4。
其中Q1和Q4被称为上半桥，Q2和Q3被称为下半桥。
当Q1和Q4导通，Q2和Q3断开时，电流从电源正极流入电机，电机正转；当Q1和Q4断开，Q2和Q3导通时，电流从电机流回电源，电机反转。
二、基于四个三极管的H桥电路本文所介绍的H桥电路采用四个三极管来实现电机的正反转。
这四个三极管分别为Q1、Q2、Q3和Q4，它们的工作原理如下：1. Q1和Q4为NPN型三极管，Q2和Q3为PNP型三极管。
2. 当Q1导通，Q4断开时，电流从电源正极流入电机，电机正转。
3. 当Q1断开，Q4导通时，电流从电机流回电源，电机反转。
4. Q2和Q3的导通与断开与Q1和Q4相反，通过控制Q2和Q3的导通与断开状态，可以实现电机的正反转。
三、工作原理1. 当需要使电机正转时，控制Q1和Q3导通，Q2和Q4断开。
此时电流从电源正极流入电机，电机正转。
2. 当需要使电机反转时，控制Q2和Q4导通，Q1和Q3断开。
此时电流从电机流回电源，电机反转。
3. 当需要刹车时，控制Q1、Q2、Q3和Q4均断开。
此时电机断电刹车。
四、电路设计与实现1. 对于Q1和Q4，输入信号为高电平时导通，为低电平时断开。
2. 对于Q2和Q3，输入信号为低电平时导通，为高电平时断开。
3. 输入信号可以通过微控制器或其他逻辑门电路来控制。
五、总结本文介绍了一种基于四个三极管的H桥双向电机驱动电路。
通过控制四个三极管的导通与断开状态，可以实现电机的正反转和刹车功能。
该电路设计简单，实现方便，适用于各种电机控制场合。
直流电机驱动H桥
直流电机驱动H桥直流电机驱动(H桥)原理研究与设计学生姓名王俊岭周磊周雪瑞秦淦阿不都.沙拉木指导教师杨焱青系（部）创新实验室论文写作日期 2011 年 12 月 20 日第1章序论1.1课题研究的目的1.2本课题研究的意义1.3方案论证第2章基本原理2.1声光节能灯基本原理2.2555电路基本原理2.3声控电路基本原理2.4光控电路基本原理第3章电路设计与分析3.1电源电路3.2声电转换机放大电路3.3延时处理电路单稳态电路3.4光控电路第4章故障分析第5章心得体会第6章致谢第一章序论1.1 课题研究的目的随着社会不断进步，科技发展，声光双控节电灯逐步走进社会各个公共角落，声光双控节电灯不仅适用于住宅区的楼道，而且也适用于工厂、办公楼、教学楼等公共场所，它具有体积小、外形美观、制作容易、工作可靠等优点，适合于各种楼房走廊的照明设备。
用声光控延时开关代替住宅小区的楼道上的开关，在天黑以后，当有人走过楼梯通道，发出脚步声或其它声音时，楼道灯会自动点亮，提供照明，当人们进入家门或走出公寓，楼道灯延时几分钟后会自动熄灭。
在白天，即使有声音，楼道灯也不会亮，它解决了“长明灯”浪费电能的问题，延长灯泡的使用寿命，安全性好，可靠性高。
该装置省去了能耗大、笨重、极易产生热量的电源变压器，具有结构简单、自耗电轻微、性能稳定、灵敏度高、通用性强，降低能耗、节约能源的目的。
1.2课题研究的意义通过本课题的研究，加强了自己的动手能力，增强了团队意识，巩固了对所学知识的认知。
通过本次试验我们设计了一种简易的直流电机驱动H桥转动的，不仅使自己学习到了知识，而且也为社会做出了贡献。
1.3 方案论证方案1主要包含四部分电路,分别为;电源电路,光控电路,声控延时电路,晶体管开并电路,.电源电路主要由微控制电路提供工作电压,本设计采用传统的电源电路设计方法,即降压,整流,滤波,稳压,使电路输出电压6V直流电压供给控制电路.光控制电路是根据光线强弱来优先决定电灯的亮灭,该电路可以对声控延时电路进行控制,在白天光线强时,光控制电路输出低电平将声控电路封锁;在晚上光线较弱时,光控制电路输出高电平,声控功能打开.本设计采用光敏电阻和其他电阻组成的分压电路来控制555定时器的触发器输入端2脚,并将555定时器的2脚和6脚连接在一起,通过电容接地,555定时器的输出去控制电路中的定时器的复位端.声控延时电路,该电路主要在光线较弱时起作用.这主要是通过光控电路的输出来控制的.在晚上,光控电路将该电路的功能打开,使用该电路能根据外界声音信号做出相应的响应.经放大处理后的声音信号控制处于单稳工作模式的555定时器来实现声控延时功能.晶体管开关电路,该电路受声控电路555定时器输出端的的控制.当其输出高电平时,晶体管导通,照明灯点亮.方案2 电路由交流供电电路,放大电路,单稳态电路三部分组成.交流供电电路由继电器和三极管9015,电阻等元器件组成.放大电路由电阻,压电陶瓷片,三极管9014等元器件组成.由R1和R2的大小比例控制放大倍数,从而得出输出信号.单稳态电路由有电容和电阻R,三极管9014等元器件组成,Q2和Q3直接耦合,R3和R4,R5分别控制Q2和Q3的极电路和基极电压使此电路形成一个正反馈回路.(二极管保护的作用)方案选择由于方案1电路设计过于复杂,需要两个555计时器,并且需要变压器实现低电压来执行各个电路,所需要的元器件多,不易实现,可行性较差.而方案2设计简单,易实现,所需元器件少,可行性好.故而选择2号方案.第二章基本原理一、H桥驱动电路图4.12中所示为一个典型的直流电机控制电路。
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电子科技大学
硕士学位论文
H桥功率驱动电路的设计研究
姓名：袁涛
申请学位级别：硕士
专业：微电子学与固体电子学指导教师：罗萍
20051209
第二章Ｈ桥功率驱动器总体电路设计
第二章Ｈ桥功率驱动器总体电路设计
本章首先从直流电机的工作原理和数学模型入手，确定控制直流电机转速实际上是控制直流电机的电流；并且介绍了电机ＰＷＭ控制原理；然后给出Ｈ桥功率驱动器两种控制模式：ｓｉ印ａ１肿ａ鲥ｔｕｄｅ（ｓ，Ｍ）控制和ＬｏｃｋｅｄＡｎ御ｌｌａｓｅ（ＬＡＰ）控制，以及两种模式的工作原理：之后进行整体设计，依据需要完成的整体功能设定所需的功能模块，以及各个模块之间的功能衔接；最后得到整体功能框图和设计指标，确定设计的可行性。
２．１直流电机的工作原理及数学模型
直流电动机１９】１１Ｄｊ，多年来～直用作基本的换能器。
绝大多数的直流电动机都是由电磁力形成一种方向不变的转矩而实现连续的旋转运动的。
图２．１为直流电机的物理模型图，其中，固定部分（定子）由磁铁（称为主磁极）和电刷组成：转动部分（转子）由环形铁心和绕在环形铁心上的绕组组成，定子与转子之间有一气隙。
在电枢铁心上放置了由Ａ和Ｂ两根导体连成的电枢线圈，线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形的铜片上，此铜片称为换向片。
换向片之间互相绝缘，由换向片构成的整体称为换向器。
换向器固定在转轴上，换向片与转轴之间亦互相绝缘。
在换向片上放置着一对固定不动的电刷Ｂｌ和Ｂ２，当电枢旋转时，电枢线圈通过换向器和电刷与外电路接通。
图２－１直流电机的物理模型图
直流电动机的工作原理［９】【１０】如图２—２所示。
给两个电刷加上直流电源，如图２—２（ａ）所示，有直流电流从电刷Ａ流入，经过线圈ａｂｃｄ，从电刷Ｂ流出，根据电
第五章版图设计、验证、工艺流程与芯片测试镜照片，面积约为３０００ｕｍ×７０００ｐｍ（除去测试管部分）。
图５．１基准源电路版图
图５－２振荡器电路版图
图５—３电荷泵电路版图
图５—４自举电路版图。