基于H桥控制直流电机驱动电路设计
H桥直流电机驱动控制电路设计
强型场 效应管 构建 Ｈ桥 ， 现 大功 率直 流 电机 驱 实
、ｃ 乏 ＰＷ Ｍ ห้องสมุดไป่ตู้
图 １ 电路 原 理 框 图
在 大功率 驱 动系统 中 ， 驱 动 回路 与 控制 回 将 路 电气 隔离 ， 少 驱 动 控制 电路对 外 部控 制 电路 减 的干扰 。隔离后 的控 制信 号经 电机 驱动 电路产 生 电机逻辑 控制 信号 ， 分别 控 制 Ｈ 桥 的上下 臂 。驱 动 Ｈ 桥功率 驱 动电路来 驱动 直流 电机 。
率 Ｍ ＳＥ Ｏ Ｆ Ｔ构 成 Ｈ 桥 电路 的桥 臂 。Ｈ 桥 电路 中
的 ４个 功率 ＭＯ Ｆ Ｔ分 别 采用 Ｎ沟 道 型 和 Ｐ沟 ＳＥ 道型 ， Ｐ沟道 功率 ＭＯ Ｆ Ｔ一般 不 用 于下 桥 臂 而 ＳＥ
在驱 动控制 电路 中， Ｈ桥 由 ４个 Ｎ沟 道 功率 ＭＯ Ｆ Ｔ组 成 。若 要控 制 各个 ＭＯ Ｆ Ｔ， ＭＯ — ＳＥ ＳＥ 各 Ｓ Ｆ Ｔ的 门极 电压必 须足够 高 于栅 极 电压 。通 常 要 Ｅ
使 ＭＯ Ｆ Ｔ完全可靠 导通 ， 门极 电压一 般在 ｌ ＳＥ 其 ０
Ｖ以上 ， Ｖ ＞１ 即 ０Ｖ。对 于 Ｈ桥下 桥 臂 ， 接 施 直
加 １ ＯＶ以上 的 电压 即可使 其导 通 ； 而对 于上桥 臂 的 ２个 ＭＯ Ｆ Ｔ， ＳＥ 要使 Ｖ ｓ ０Ｖ， Ｇ ＞１ 就必 须 满 足 Ｖ ｃ
＞ ＋ｌ 即驱动 电路 必 须 能提供 高 于 电源 电 Ｖ ０Ｖ， 压 的电压 ， 就要求 驱 动电路 中增设升 压 电路 ， 这 提 供高 于栅极 １ ０Ｖ的 电压 。
路 ， Ｑ 导通 ， 此 同时 电源 电压 （＋１Ｖ） 自 使 ： 在 ２ 经
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。
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
林海滨;张镐
【期刊名称】《家电科技》
【年(卷),期】2018(0)5
【摘要】基于H桥控制技术设计了一款用于直流电机的大功率驱动电路,该电路自带死区控制和过流保护功能.系统由单片机、光电隔离电路、逻辑控制电路、H桥分立元件驱动电路、电流采样电路、滤波检波电路、线性放大隔离电路等七部分组成.本文重点介绍了通过对逻辑电路及其时序的巧妙控制,遏制了H桥驱动的直通现象,无需外加死区的控制电路,就能保证电机在正反向可靠运转.系统最大的特点是结构简单,可靠性强,且输出功率优于IC驱动,易形成性价比高的方案.
【总页数】4页(P42-45)
【作者】林海滨;张镐
【作者单位】厦门蒙发利电子有限公司福建厦门 361100;厦门蒙发利电子有限公司福建厦门 361100
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于DSP的直流电机驱动控制电路设计 [J], 何存富;周龙;宋国荣;何守印;吴斌
2.基于场效应管的直流电机驱动控制电路设计 [J], 游志宇;杜杨;张洪;董秀成
3.基于HIP4081的厚膜H桥电机驱动电路设计 [J], 刁小玲
4.H桥直流电机驱动控制电路设计 [J], 于春香
5.基于IPM的无刷直流电机驱动器电路设计与实现 [J], 吴志军;谈英姿;许映秋
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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。
基于H桥驱动直流电机调速系统电路的设计毕业论文设计
根据市场需求和发展趋势，本设计将介绍一种基于H桥驱动作为基础、单片机内部时钟产生PWM调速的直流电机转速控制系统。首先对直流调速控制电路进行设计来实现对速度的控制、检测、显示；再对直流调速控制主回路进行设计，其采用了三相桥式全控整流电路；然后进行系统的软件设计。
1.2
目前使用的电机模拟控制电路都比较复杂，测量范围与精度不能兼顾，且采样时间较长，难以测得瞬时转速。本文介绍的电机控制系统利用PWM控制原理， 同时结合霍尔传感器来采集电机转速，并经单片机检测后在显示器上显示出转速值，而单片机则根据传感器输出的脉冲信号来分析转速的过程量本系统同时设置有按键操作仪表，可用于调节电机的转速。
1.1.2
电动机的控制技术的发展得力于微电子技术、电力电子技术、传感器技术、永磁材料技术、电动控制技术、微机应用技术的最新发展成果。正是这些技术的进步使电机控制技术在近20多年内发生了翻天覆地的变化，其中电动机的控制部分已由模拟控制逐渐让位于以单片机和H桥驱动模块为主的微处理器控制，形成数字和模拟的混合控制系统和纯数字控制的应用，并曾向全数字化控制方向快速发展。而国外交直流系统数字化已经达到实用阶段。
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 design
ABSTRACT
This 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.
新版直流电机H桥驱动电路
直流电机H桥驱动电路(带正反转和使能)
公司买了一些100W的直流电机，功率很大，让我做个驱动电路，要求有正反转，还让电机能停能转，停和转的时候不能影响电机的转动方向，我想了一下，用继电器来驱动正反转，但是电机如果频繁换向，继电器是扛不住的，触电打火会影响接触不良，于是，我想到了用场效应管来驱动电机。
如果要用场效应管来驱动电机正反转，我第一个想到了H桥，于是就设计出电路图来。
然后进一步的改进：
用cd4011与H桥结合，CD4011是四个双输入与非门电路，
整体图如下：
功能：当S1闭合时，电机正转，断开后反转，
S2闭合时，电机转，断开后电机停，
电机功率100W （当然电机功率更大的话，只需换大一点功率的场效应管就行了）
驱动电压24V
控制电压12V
看到这个文档的朋友千万要注意了，他这个电路只能控制12V的输出电压。
如果是24V的直流电机，要在管子的控制极加三极管抬高控制通断的电压，因为控制管子的通断其实就是G、S极的之间的压差（小于4V左右不导通，大于4V左右导通），你如果是供电24V，而芯片CD4011出来的控制电压信号只有12V，这样造成G-S的压差是12V或者是24V，一侧的两个管子是一直导通的！！！！这一通电就要烧管子，这篇文章的作者非常坑人，大家一定记清楚了。
三极管推荐使用9014，两级的电阻推荐使用33KΩ的直插电阻。
直流电机驱动控制装置H桥驱动的设计与制作毕业设计
直流电机驱动控制装置（H桥驱动）的设计与制作毕业设计摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (III)第一章绪论 (1)1.1概述 (1)1.2国外发展现状 (1)1.3本设计目的和思路 (2)第二章直流电机驱动控制概述 (4)2.1直流电机的工作原理 (4)2.2直流电机的调速特性 (5)2.3直流电机的几种调速方法 (5)2.4直流电机调速PWM信号形成原理 (8)2.5直流电机H桥驱动原理 (11)第三章驱动控制方案论证和选择 (14)3.1稳压电源的选择 (14)3.2直流电机驱动模块的选择 (14)3.3 PWM调速实现方式 (15)3.4 PLC实现电机控制 (16)第四章直流电机驱动控制系统总体硬件电路设计 (17)4.1稳压电源电路设计 (17)4.2 H桥驱动电路设计 (19)4.3 PLC可编程控制器电路设计 (21)4.4 PWM信号发生器设计 (25)第五章直流电机驱动控制系统软件设计 (26)5.1 PLC梯形图程序设计 (26)5.2 PWM 信号发生器软件设计 (28)第六章直流电机驱动控制装置制作与演示 (29)6.1稳压电源的设计制作 (29)6.2 H桥驱动电路设计制作 (30)6.3可编程控制器安装接线 (31)6.4直流电机驱动控制装置演示 (34)第七章结论 (36)参考文献 (37)致谢 (38)附录1直流电机H桥驱动硬件原理总图 (39)附录2 PWM发生器程序清单 (40)附录3 PLC可编程控制器梯形图程序 (45)附录4元器件清单 (46)附录5直流电机驱动控制装置PLC控制操作使用说明书 (49)第一章绪论1.1概述19世纪70年代前后相继诞生了直流电动机和交流电动机，从此人类社会进入了以电动机为动力设备的时代。
以电动机作为动力机械，为人类社会的发展和进步、工业生产的现代化起到了巨大的推动作用。
在用电系统中，电动机作为主要的动力设备而广泛地应用于工农业生产、国防、科技及社会生活等各个方面。
比较好的电机驱动H桥设计
H桥电路设计一．PWM调速直流电机驱动电路的设计目标本电路设计是为了满足机器人走行电机的各种需求，例如PWM信号输入，很大的瞬间电流等要求。
制定的设计目标如下：1．功率电路对其输入端有良好的信号隔离，防止有高电压大电流进入主控电路；2．MOS管组成的H桥电机驱动电路，具有高效率和防止共态导通出现的功能；3．只引出两个控制端，即PWM和方向信号，控制简单；4．除了隔离的数字部分，整个电路只采用２４Ｖ供电（也可接12V）；5．电路所能承受的电流（瞬间电流）足够大，以适应频繁的换向动作和意外别死电机的情况发生；6．电路可靠性高，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。
二．电路组成此电路共由四部分构成：输入输出部分，光电隔离部分，方向端控制引出部分，H桥部分，分述如下：1.输入输出部分输入的控制信号：PWMU信号，方向信号DRU（U表示未经过隔离）隔离所需的外部数字电源VCCEXTMODE,DATA,CLK,STROBE(供3958和3959共用的管脚)（后没有使用）输出的控制信号：两个输出OUT1,OUT2接电机电源供给：给电机供电的24V电源：24V,GND给光耦供电的5V数字电源：5V,GS（实际GND与GS共地）输入输出使用一个8pin插座2.光电隔离部分PWM信号采用高速光耦6N137，方向信号采用一般光耦TLP521-1，此光耦隔离电路参考了上届主机板上的设计，隔离过的信号为PWM和方向信号DR接入H桥电路。
3.方向端控制的引出为了控制方便，应设计出只有一个使能输入和一个方向控制信号。
使能信号即PWM信号，经过隔离接入比较器的输入端即可。
使电路达到PWM有信号时电机转动，PWM无信号为0时，电机停转。
而方向信号的引入应达到这样的效果：当方向信号为TTL高电平时，电流由OUT1流入OUT2，电机正转；方向信号为TTL低电平时，电流方向变化，由OUT2流入OUT1，电机反转。
使用H桥电路来驱动有刷直流电机的方案
使用H桥电路来驱动有刷直流电机的方案
H桥电路的有刷直流电机驱动：
高边电压线性控制
在该有刷直流电机驱动的驱动器电路示例中，可以通过线性控制高边PchMOSFET来更改OUT引脚的H电压，从而控制施加到电机的电压。
OUT引脚的H电压由施加到Vref引脚的直流电压控制，理论上的电压与施加到Vref的电压相同。
这就可以控制电机的转速/转矩。
在该示例中，当高边MOSFET（Q1，Q3）通过H桥切换控制逻辑导通时，运算放大器会给高边MOSFET的栅极偏压，使MOSFET导通，并且MOSFET的漏极电压被反馈至运算放大器的同相输入。
根据运算放大器反馈电路的原理，该电路执行反馈控制，以使反相输入和同相输入具有相同的电压。
在该示例中，施加到Vref引脚的电压=运算放大器的反相引脚电压等于运算放大器同相引脚=MOSFET的漏极电压
=OUT引脚的H电压。
由于该反馈电路的增益为+1，因此Vref和OUT 的电压比也为1:1。
可能对于反馈到该同相引脚的电路感觉有点不协调，但是由于PchMOSFET为活动状态的L，因此会反馈运算放大器输出的反向电压。
这与使用PNP晶体管作为升压器的反馈电路的思路相同。
有刷直流电机驱动的H桥控制电路的工作与“输出状态的切换”中所述的工作相同。
关键要点:
有刷直流电机驱动时，可以线性控制H桥电路高边电压的电路结构。
有刷直流电机驱动时，通过控制OUT引脚的H电压，可以线性控制电机转速/转矩。
推荐-H桥驱动直流电机调速系统电路的设计 精品
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（）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的（），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
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本人授权大学可以将本学位的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位。
涉密按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日教研室（或答辩小组）及教学系意见基于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。
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。
小型轮式机器人直流电机H桥驱动电路的设计
Electronic Technology •电子技术Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 99【关键词】机器人 H 桥驱动电路 MOS 管1 电路总体设计1.1 电路总体设计本电路包括电源电路、H 桥电路、MOS 管Q2控制电路、MOS 管Q3控制电路、MOS 管Q7控制电路、MOS 管Q8控制电路。
如图1所示。
1.2 电路基本原理小型轮式机器人直流电机H 桥驱动电路的设计文/宋泽清直流电机由MOS 管Q2、Q3、Q7、Q8驱动。
MOS 管Q2、Q3、Q7、Q8分别由对应的控制电路控制，各控制电路通过对H 桥电路四个MOS 管的控制实现对直流电机的控制。
2 电路设计2.1 电源电路电源电路由12V 电池插座J4、电源开关S1、防反接二极管D9、电解电容C2、瓷片电容C3、开关稳压电源芯片U4、电感L1、二极管D10、电解电容C4、瓷片电容C1、电阻R45及电源指示发光二极管D11组成。
如图2所示。
当开关S1按下时12V 电池电源由插座J4引入，供给H 桥及H 桥MOS 管控制电路，+12V 的电源经过开关稳压芯片U4稳压后为H 桥MOS 管控制电路提供5V 电源。
当开关S1再次按下时，断开系统电源。
2.2 H桥电路设计H 桥电路由MOS 管Q2、Q3、Q7、Q8及通过接线端子J1接入的直流电机组成。
如图2所示。
当MOS 管Q2和Q8导通时，电流从12V 电源正极流过MOS 管Q2、直流电机、MOS 管Q8，然后入地，从而使直流电机正转。
当MOS 管Q3和Q7导通时，电流从12V 电源正极流过MOS 管Q3、直流电机、MOS 管Q7，然后入地，从而使直流电机反转。
当MOS 管Q2和Q3导通或MOS 管Q7和Q8导通时，直流电机接入闭合回路，从而使直流电机制动。
中的每一个基因，随机从[1,2M -1]之间选择一个数字作为初始化分配结果。
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。
直流电机(H桥)驱动电路
直流电机（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。
电路得名于“H桥驱动电路”是因为它的形状酷似字母H。
4个三极管组成H的4条垂直腿，而电机就是H中的横杠（注意：图4.12及随后的两个图都只是示意图，而不是完整的电路图，其中三极管的驱动电路没有画出来）。
如图所示，H桥式电机驱动电路包括4个三极管和一个电机。
要使电机运转，必须导通对角线上的一对三极管。
根据不同三极管对的导通情况，电流可能会从左至右或从右至左流过电机，从而控制电机的转向。
图4.12 H桥驱动电路要使电机运转，必须使对角线上的一对三极管导通。
例如，如图4.13所示，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。
按图中电流箭头所示，该流向的电流将驱动电机顺时针转动。
当三极管Q1和Q4导通时，电流将从左至右流过电机，从而驱动电机按特定方向转动（电机周围的箭头指示为顺时针方向）。
图4.13 H桥电路驱动电机顺时针转动图4.14所示为另一对三极管Q2和Q3导通的情况，电流将从右至左流过电机。
当三极管Q2和Q3导通时，电流将从右至左流过电机，从而驱动电机沿另一方向转动（电机周围的箭头表示为逆时针方向）。
图4.14 H桥驱动电机逆时针转动驱动电机时，保证H桥上两个同侧的三极管不会同时导通非常重要。
如果三极管Q1和Q2同时导通，那么电流就会从正极穿过两个三极管直接回到负极。
此时，电路中除了三极管外没有其他任何负载，因此电路上的电流就可能达到最大值（该电流仅受电源性能限制），甚至烧坏三极管。
基于上述原因，在实际驱动电路中通常要用硬件电路方便地控制三极管的开关。
图4.155 所示就是基于这种考虑的改进电路，它在基本H桥电路的基础上增加了4个与门和2个非门。
4个与门同一个“使能”导通信号相接，这样，用这一个信号就能控制整个电路的开关。
而2个非门通过提供一种方向输人，可以保证任何时候在H桥的同侧腿上都只有一个三极管能导通。
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。
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林海滨※张镐（厦门蒙发利电子有限公司，福建厦门361100）摘要：基于H桥控制技术设计了1款用于直流电机的驱动电路，该电路自带开路和短路保护功能。
系统由MCU信号生成电路、光电隔离电路、电机逻辑驱动电路、H桥功率驱动电路、电流采样电路、滤波检波电路、线性放大隔离电路等五部分组成。
电机逻辑驱动电路是核心部分，其主要由单片机时序控制、信号缓冲处理、光电隔离电路、滤波电路等组成；H桥功率驱动电路，由4个MOS管组成，上下桥臂分别用2个P沟道功率MOS管和2个N沟道功率MOS管。
通过对逻辑电路时序的巧妙控制，遏制了H桥驱动的直通现象，无需增加死区的控制电路。
系统最大的特点是结构简单，可靠性强，且输出功率优于IC驱动，易形成性价比高的方案。
关键词：H桥；，PWM；直流电机；驱动；逻辑控制DC Motor Driver Design Base on the H-bridge ControlledLIN Haibin ZHANG Hao(XIAMEN COMFORT SCIENCE & TECHNOLOGY GROUP)Abstract: Based on the h-bridge control technology, a driver circuit for dc motor is designed. The circuit has the function of open circuit and short circuit protection.System consists of MCU signal generated logic circuit, photoelectric isolation circuit, motor drive circuit, H bridge power drive circuit, current sampling circuit, filter detection circuit, linear amplification of isolating circuit and so on five parts.The motor logic drive circuit is the core part, which consists of single chip computer time series control, signal buffer processing, optoelectronic isolation circuit and filter circuit.H bridge power drive circuit consists of four MOS tubes, with two P channel power MOS tubes and two n-channel power MOS tubes respectively.By controlling the sequence of logic circuits, the direct current of h-bridge is restrained, and the control circuit of the dead zone is not required.The system is characterized by simple structure, strong reliability and better output power than IC drive.Key words: H bridge;PWM;Dc motor;Drive;Logic control0 引言直流电机具有良好的线性特性、优异的控制性能等特点，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。
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基于H桥控制直流电机驱动电路设计林海滨※张镐（厦门蒙发利电子有限公司，福建厦门361100）摘要：基于H桥控制技术设计了1款用于直流电机的驱动电路，该电路自带开路和短路保护功能。
系统由MCU信号生成电路、光电隔离电路、电机逻辑驱动电路、H桥功率驱动电路、电流采样电路、滤波检波电路、线性放大隔离电路等五部分组成。
电机逻辑驱动电路是核心部分，其主要由单片机时序控制、信号缓冲处理、光电隔离电路、滤波电路等组成；H桥功率驱动电路，由4个MOS管组成，上下桥臂分别用2个P沟道功率MOS管和2个N沟道功率MOS管。
通过对逻辑电路时序的巧妙控制，遏制了H桥驱动的直通现象，无需增加死区的控制电路。
系统最大的特点是结构简单，可靠性强，且输出功率优于IC驱动，易形成性价比高的方案。
关键词：H桥；，PWM；直流电机；驱动；逻辑控制DC Motor Driver Design Base on the H-bridge ControlledLIN Haibin ZHANG Hao(XIAMEN COMFORT SCIENCE & TECHNOLOGY GROUP)Abstract: Based on the h-bridge control technology, a driver circuit for dc motor is designed. The circuit has the function of open circuit and short circuit protection.System consists of MCU signal generated logic circuit, photoelectric isolation circuit, motor drive circuit, H bridge power drive circuit, current sampling circuit, filter detection circuit, linear amplification of isolating circuit and so on five parts.The motor logic drive circuit is the core part, which consists of single chip computer time series control, signal buffer processing, optoelectronic isolation circuit and filter circuit.H bridge power drive circuit consists of four MOS tubes, with two P channel power MOS tubes and two n-channel power MOS tubes respectively.By controlling the sequence of logic circuits, the direct current of h-bridge is restrained, and the control circuit of the dead zone is not required.The system is characterized by simple structure, strong reliability and better output power than IC drive.Key words: H bridge;PWM;Dc motor;Drive;Logic control0 引言直流电机具有良好的线性特性、优异的控制性能等特点，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。
为适应小型直流电机的使用需求，各半导体厂商推出了直流电机控制专用集成电路，构成基于微处理器控制的直流电机伺服系统。
但是，专用集成电路构成的直流电机驱动器的输出功率有限，不适合大功率直流电机驱动需求。
因此采用分立元件构建H桥，实现大功率直流电机驱动控制。
该驱动电路能够满足各种类型直流电机需求，并具有快速、精确、高效、低功耗等特点，可直接与微处理器接口，应用于PWM技术实现直流电机调速控制[1]。
1 电路工作原理分析1.1电路原理设计框图电路总体设计框图如图1所示，包括MCU信号生成电路、光电隔离电路、电机逻辑驱动※作者简介：林海滨（1986—），男，福建泉州人，研究方向：电力电子技术、电源技术、马达驱动，Email：********************电路、H桥功率驱动电路、电流采样电路、滤波检波电路、线性放大隔离电路等七部分。
图1 电路原理设计框图1.2 H桥电路设计在直流电机控制中常用H桥电路作为驱动器的功率驱动电路。
由于功率MOS管是压控元件，具有输入阻抗大、开关速度快、无二次击穿现象等特点，满足高速开关动作需求，因此常用功率MOS管构成H桥电路的桥臂。
H桥电路中的4个功率MOS管分别采用N沟道和P沟道，而P沟道功率MOS管一般不用于下桥臂驱动电机，这样就有两种可行方案：一种是上下桥臂分别用2个P沟道功率MOS管和2个N沟道功率MOS管；另一种是上下桥臂均用N沟道功率MOS管。
相对来说，利用2个N沟道功率MOS管和2个P沟道功率MOS管驱动电机方案，控制电路简单，成本低。
但由于加工工艺的原因，P沟道功率MOS管的性能要比N沟道功率MOS管的差，且驱动电流小，多用于功率较小的驱动电路中。
而N沟道功率MOS管，一方面载流子的迁移率较高、频率响应较好、跨导较大；另一方面能增到导通电流，减小导通电阻，降低成本，减小面积。
综合考虑系统功率、可靠性要求，以及N沟道功率MOS管的优点，本设计采用2个N沟道功率MOS管和2个P沟道功率MOS管的H桥电路。
具备较好的性能和较高的可靠性。
1.3 直流电机PWM调速控制直流电机转速控制可分为励磁控制法与电枢电压控制法。
励磁控制法是控制磁通，其控制功率小，低速时受到磁饱和限制，高速时受到换向火花和换向器结构强度的限制，而且由于励磁线圈电感较大动态响应较差，所以这种控制方法用得很少。
大多数应用场合都使用电枢电压控制法。
随着电力电子技术的进步，改变电枢电压可通过多种途径实现，其中PWM（脉宽调制）便是常用的改变电枢电压的一种调速方法。
PWM调速控制的基本原理是按一个固定频率来接通和断开电源，并根据需要改变一个周期内接通和断开的时间比（占空比）来改变直流电机电枢上电压的“占空比”，从而改变平均电压，控制电机的转速。
在脉宽调速系统中，当电机通电时其速度增加，电机断电时其速度减低。
只要按照一定的规律改变通、断时间，即可控制电机转速。
而且采用PWM计数构成的五级调速系统，启停时对直流系统无冲击，并且具有启动功耗小，运行稳定的特点。
在直流电机驱动控制电路中，PWM信号由外部控制电路提供，并且经过光耦ACPL-W340隔离，放大电路，电机驱动逻辑芯片CD4001B后，驱动H桥臂MOS管的开关来改变直流电机电枢上平均电压，从而控制电机的转速，实现直流电机PWM调速。
在本文电路中，刹车信号为低电平有效，此时两个低端场效应管同时导通，高端场效应管截止，电机线圈被短路，以产生刹车阻。
如果PWM信号频率大于20KHz,应在互补的驱动脉冲之间插入死区时间，若大于100KHz,则必须插入死区时间，否则场效应管会产生过大的静态功耗（电机不转时也会过热）。
2 相关参数计算2.1工作过程分析H桥直流电机驱动原理图如图2所示，工作时，逻辑控制电压MOTOR-P与MOTOR-F 为方向相反的0V与V DD的高低电平信号；当MOTOR-P为“1”、MOTOR-F为“0”时，三极管 Q1导通，A点电压为电源V CC经电阻R1、R5和R9的分压，左上臂PMOS管FET1的V GS 满足导通要求的开启电压，左上臂PMOS管FET1导通；同时，MOTOR-P为“1”信号作为逻辑或非门电路的一个输入端（引脚8），无论逻辑或非门的另一个输入端MOTOR-PWM（引脚9）输入信号“0”或“1”，逻辑或非门的输出端（引脚10）为低电平，C点电压为低电平，左下臂NMOS管FET3的V GS不满足导通要求的开启电压，左下臂NMOS管FET3截止；MOTOR-F为“0”，三极管Q2截止，B点电压为电源V CC，右上臂PMOS管FET2的V GS不满足导通要求的开启电压，右上臂PMOS管FET2截止；同时，MOTOR-F为“0”信号作为逻辑或非门电路的一个输入端（引脚12），此时逻辑或非门的另一个输入端MOTOR-PWM（引脚13）输入0V~V DD，逻辑或非门的输出端（引脚11）为高电平，C点电压为高电平，右下臂NMOS管FET4的V GS满足导通要求的开启图2 H桥直流电机驱动原理图电压，右下臂NMOS管FET4导通；形成直流电机绕组R L由a到b的电流流向。
同理，当MOTOR-P为“0”、MOTOR-F为“1”时，三极管 Q2导通，B点电压为电源V CC经电阻R2、R6和R10的分压，右上臂PMOS管FET2的V GS满足导通要求的开启电压，右上臂PMOS管FET2导通；同时，MOTOR-F为“1”信号作为逻辑或非门电路的一个输入端（引脚12），无论逻辑或非门的另一个输入端MOTOR-PWM（引脚13）输入信号“0”或“1”，逻辑或非门的输出端（引脚11）为低电平，D点电压为低电平，右下臂NMOS管FET4的V GS不满足导通要求的开启电压，右下臂NMOS管FET4截止；MOTOR-P为“0”，三极管Q1截止，A点电压为电源V CC，左上臂PMOS管FET1的V GS不满足导通要求的开启电压，左上臂PMOS管FET2截止；同时，MOTOR-P为“0”信号作为逻辑或非门电路的一个输入端（引脚8），此时逻辑或非门的另一个输入端MOTOR-PWM（引脚9）输入0V~V DD，逻辑或非门的输出端（引脚10）为高电平，C点电压为高电平，左下臂NMOS管FET3的V GS 满足导通要求的开启电压，左下臂NMOS管FET3导通；形成直流电机绕组R L由b到a的电流流向。
工作过程中，利用稳压二极管ZD1、ZD2的稳压特性，控制了PMOS管夹断电压的值，满足了器件使用的降额要求。
瞬态抑制二极管MOV1，遏制了直流电机绕组的电压过冲现象。
通过MOTOT-P、MOTOT-F、MOTOR-PWM高低电平切换，驱动H桥的MOS管，使H桥控制单元根据需要使FET1、FET4和FET2、FET3按序导通，实现对直流电机转动方向的控制；通过MOTOT-PWM占空比的调整实现控制电压对流经直流电机绕组电流的控制，从而达到直流电机调速的目的。