直流电机的H型驱动
h桥驱动芯片工作原理
H桥驱动芯片是一种电子元件，常用于控制直流电机或步进电机的运动方向和速度。
它的名称来源于其外部连接的电路形状，类似字母"H"，由四个开关元件组成。
H桥驱动芯片的工作原理基于对这些开关元件的控制来改变电流的流向，从而控制电机的运动。
以下是H桥驱动芯片的工作原理：四个开关元件：H桥驱动芯片包括两个电流源（通常是电池或电源），以及四个开关元件。
这四个开关元件按照H形的布局连接，其中两个位于电流源的上方，另外两个位于下方。
控制信号：通过控制这四个开关元件的通断状态，可以控制电流的流向和大小。
每个开关元件有两个可能的状态：打开和关闭。
这些状态由微控制器或其他控制电路通过输入信号来控制。
正转和反转：通过适当的控制开关元件，可以实现电机的正转和反转。
当两个上方的开关元件打开，两个下方的关闭时，电流会从电流源流向电机的一个端口，使电机正转。
反之，如果上方关闭，下方打开，电流流向电机的另一个端口，电机反转。
制动和停止：另外，可以通过不同的开关组合来实现制动和停止。
例如，关闭所有开关可以断开电流，使电机停止。
另一方面，同时关闭上方和下方的开关元件可以产生制动效果，将电机迅速停止。
PWM控制：为了控制电机的速度，可以使用脉冲宽度调制（PWM）信号来改变开关元件的通断频率。
通过改变PWM信号的占空比，可以调整电流的平均值，从而控制电机的速度。
总之，H桥驱动芯片的工作原理基于控制四个开关元件的状态，以改变电流的流向和大小，从而实现对电机的方向、速度和制动的控制。
这种电路广泛用于机器人、无人机、电动汽车、工业自动化等领域，提供了高效且灵活的电机控制方案。
直流电机H桥驱动电路
直流电机H桥驱动电路H桥功率驱动电路可应用于步进电机、交流电机及直流电机等的驱动。
一、H桥驱动电路所谓 H 桥驱动电路是为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（例如L298）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：二、使能控制和方向逻辑驱动电机时，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TA和TB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。
96单片机实现的直流电机H型PWM调速控制器设计与实现
由于 ０ 【 ， 值 的范川是 一ｕ ～＋ ， ＜０＜１Ｕ ａ ｄ 因而电机可以进
行正 、反转调速运转。当 ０ ＝０ ５ 【 ． 时，电机停转 ；０ ． ， 【 ５ Ｏ 电机正转 ；０ｃ ．，电机反转。 【Ｏ ５
在控制电路 Ｉ， Ｉ 采用单片机 ８Ｃ６ Ｉ ｌ ０９ 完成信号采集 、 计算
流检测采用根据磁场补偿原理制成 的新型霍尔效应电流互感
器， 电流环调节器采用 Ｐ 调节 。速度检测采用霍尔传感器， Ｉ
摘
要：本文详细介绍 了调速 控制系统 的工作原理 、接 口电路 、Ｐ Ｍ驱动接 口电路和相应的控制软件设计 。所设计的 Ｗ
整 个 调速 控 制器 具 有 结构 简单 、驱 动 能力 强 、功 耗 低 的特 点。
关键词： ６单片机： Ｒ １ ０： ９ Ｉ２ １ 直流电机调速： Ｗ ＰＭ 中图分类号 ：Ｔ ３ Ｍ３ 文献标识码 ：Ｂ 文章编号 ：１ ７ — ７ ２ （０ ７７ ０ ６ 一 ２ ４ ９ 一２ Ｏ ）— Ｏ ７ Ｏ ６１
制电路输出的上和下通道输入信号的作用一ｖ １Ｖ ４ Ｍ ， Ｆ Ｍ ， Ｍ 和Ｖ２
的各个方而。随着电力电子技术的发展，脉宽调 制（Ｗ） ＰＭ直
流调速技术成为一种常用的直流调速方法， 它具有调速精度 高 、响应速度快 、调速范刚宽和耗损低等特点。Ｐ Ｍ Ｗ 驱动装
Ｖ３ Ｍ 交替轮流导通 ， 实现直流电机的转速调节 。 可进行转速方 向和转速的调 节控 制。Ｍ Ｓ管采用 ＩＦ １０ Ｏ Ｒ Ｐ ５ 。控制回路采用 ８Ｃ６ ０ ９ 单片机为核心 ，利用 ９ ６单片机 带有 的 ａ Ｄ ／ 转换和 Ｐ Ｍ Ｗ
Ｐ Ｍ 脉宽调制） Ｗ（ 是常用的一种调速方法，其基本原理如
图一所示 。设加在电机电枢两端的矩形波的幅值 电压为 ， 则电机电枢两端电压的平均值为 ：
直流电机驱动控制电路
1 引言长期以来，直流电机以其良好的线性特性、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。
特别随着计算机在控制领域，高开关频率、全控型第二代电力半导体器件（GTR、GTO MOSFET IGBT等）的发展，以及脉宽调制（PWM）直流调速技术的应用，直流电机得到广泛应用。
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N 沟道增强型场效应管构建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，可应用PWM 技术实现直流电机调速控制。
2 直流电机驱动控制电路总体结构直流电机驱动控制电路分为光电隔离电路、电机驱动逻辑电路、驱动信号放大电路、电荷泵电路、H 桥功率驱动电路等四部分，其电路框图如图一图1『就电机乂动控制电路框图由图可以看出，电机驱动控制电路的外围接口简单。
其主要控制信号有电机运转方向信号Dir电机调速信号PWM及电机制动信号Brake, Vcc为驱动逻辑电路部分提供电源，Vm为电机电源电压，M+、M-为直流电机接口。
在大功率驱动系统中，将驱动回路与控制回路电气隔离，减少驱动控制电路对外部控制电路的干扰。
隔离后的控制信号经电机驱动逻辑电路产生电机逻辑控制信号，分别控制H桥的上下臂。
由于H桥由大功率N沟道增强型场效应管构成，不能由电机逻辑控制信号直接驱动，必须经驱动信号放大电路和电荷泵电路对控制信号进行放大，然后驱动H桥功率驱动电路来驱动直流电机。
3 H桥功率驱动原理直流电机驱动使用最广泛的就是H 型全桥式电路，这种驱动电路方便地实现直流电机的四象限运行，分别对应正转、正转制动、反转、反转制动。
H 桥功率驱动原理图如图2 所示。
单片机 直流电机的驱动电路
单片机直流电机的驱动电路
直流电机是常用的电机类型之一，其驱动电路的设计对于电机的正常运行和控制至关重要。
对于单片机的直流电机驱动电路，一般可以采用H桥电路或PWM控制电路。
首先，简要介绍一下H桥电路。
H桥电路的形状类似于字母“H”，它由四个开关器件（如晶体管或MOSFET）组成。
通过控制开关器件的通断状态，可以改变电机两端的电压极性，从而实现电机的正转和反转。
在H桥电路中，可以采用单片机控制开关器件的通断状态，实现电机的启动、停止、正转和反转等操作。
另外，PWM控制也是一种常见的直流电机控制方法。
PWM控制通过调节电机两端的平均电压值来改变电机的转速，从而达到调速的目的。
在PWM控制电路中，可以采用单片机内部的PWM模块或者利用数字GPIO口进行PWM信号的输出。
通过调节PWM信号的占空比，可以控制电机两端的平均电压值，从而改变电机的转速。
综上所述，单片机在直流电机驱动电路中扮演着重要的角色，通过H桥电路或PWM控制电路可以实现电机的灵活控制。
在实际应用中，可以根据具体需求选择合适的驱动电路和控制方法。
几种电机驱动的比较
智能车竞赛中直流电机调速系统的设计与比较王名发，江智军，邹会权 时间:2009年12月04日字 体:关键词:直流电机调速系统MC33886VNH3SP30BTS7960BDT340IIRF3205摘 要：针对大学生智能车竞赛中直流电机的驱动设计了6种方案,经过实验比较分析了各种方案的优缺点,最后确立了一套驱动能力强、体积小、性能稳定的驱动方法，可广泛应用于40 V以下的大功率直流电机驱动的场合。
关键词：直流电机;调速系统; MC33886; VNH3SP30; BTS7960B; DT340I; IRF3205目前大电流直流电机多采用达林顿管或MOS管搭制H桥PWM脉宽调制，因此体积较大；另一方面，由于分立器件的特性不同，使得驱动器的特性具有一定的离散性；此外，由于功率管的开关电阻比较大，因此功耗也很大，需要功率的散热片，这无疑进一步加大了驱动器的体积。
随着技术的迅猛发展，基于大功率MOS管的H桥驱动芯片逐渐显现出其不可替代的优势。
但目前能提供较大电流输出的集成芯片不是很多。
例如飞思卡尔半导体公司推出的全桥驱动芯片MC33886和33887、意法半导体公司推出的全桥驱动芯片VNH3SP30、英飞凌公司推出的高电流PN半桥驱动芯片BTS7960。
ST微电子公司推出的TD340驱动器芯片是一种用于直流电机的控制器件,可用于驱动N沟道MOSFET管。
本文在第三、四届大学生智能车大赛中分别尝试了上面提到的5块电机驱动芯片设计的驱动电路，通过现场调试发现它们的优缺点，确定了驱动能力强、性能稳定的驱动方案，并得到了很好的应用。
1 直流电机驱动原理目前直流电机的驱动方式主要有2种形式:线性驱动方式和开关驱动方式。
其中线性驱动方式可以看成一个数控电压源。
该驱动方式的优点是驱动电机的力矩纹波很小，可应用于对电机转速要求非常高的场合;缺点是该方式通常比较复杂，成本较高，尤其是要提高驱动的功率时，相应的电路成本将提升很多[1]。
H型双极式PWM直流调速系统设计
控制系统课程设计设计题目：H型双极式PWM直流调速系统设计学生姓名：***学号：200515221108专业班级：05自动化1班学部：信息科学与技术部指导教师：***2008 年11 月28 日河北理工大学本科生课程设计成绩总评表学部：信息科学与技术部班级：05自动化1班注：设计总成绩=说明书评定成绩（60%）＋答辩成绩（40%）设计任务书(一)性能指标要求：稳态指标：系统无静差动态指标：%5≤i σ；空载起动到额定转速时%10≤n σ。
(二)给定电机及系统参数：P N = 220W , U N = 48V , I N =3.7A ,2=λ，n N = 200r/min ，R a = 6.5Ω 电枢回路总电阻R =8Ω 电枢回路总电感L = 120mH 电机飞轮惯量GD 2 = 1.29Nm 2(三)设计步骤及说明书要求： 1 画出系统结构图，并简要说明工作原理。
2 根据给定电机参数，设计整流变压器，并计算变压器容量及副边电压值;选 择整流二极管及开关管的参数，并确定过流、过压保护元件参数。
3分析PWM 变换器，脉宽调制器（UPW ）及逻辑延时（DLD ）工作原理。
4 设计ACR 、ASR 并满足给定性能指标要求。
5 完成说明书，对构成系统的各环节分析时，应先画出本环节原理图，对照分析。
6打印说明书（A4），打印电气原理图（A4）。
目录一引言 (1)二系统构成和原理 (1)三 PWM主电路设计 (3)四电流调节器和转速调节器的设计 (4)4.1 电流调节器ACR的设计 (4)4.2转速调节器ASR设计 (4)4.2.1电流环等效闭环传递函数 (7)4.2.2转速调节器结构的选择 (8)4.2.3时间常数的确定 (8)4.2.4转速调节器参数的选择 (8)4.2.5校验近似条件 (8)4.2.6校核转速超调量 (8)4.2.7转速调节器的实现 (9)五基于SG3525 为核心构成的控制电路 (9)5.1 SG3525芯片的内部结构及工作原理 (9)5.2逻辑延时环节 (10)六驱动电路设计 (11)七电流反馈和转速反馈电路设计 (12)7.1电流反馈电路设计 (12)7.2转速反馈电路设计 (13)八结束语 (13)九参考文献 (15)十总电路图 (16)1引言直流电动机由于有着广泛的起制动性能，宜于在广泛范围内平滑调速，且直流拖动系统在理论上和实践上都比较成熟，因而目前应用广泛。
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。
H桥电机驱动IR2110组成的全H桥驱动模块,具有过热过流保护功能
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。
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二、使能控制和方向逻辑驱动电机时，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。
单片机电机控制系统之H桥式电机驱动电路原理
单片机电机控制系统之H桥式电机驱动电路原理H桥式电机驱动电路是一种常用的电机控制电路，用来驱动直流电机或步进电机。
它的主要原理是通过控制四个开关管的通断来改变电流流向和方向，从而实现电机的正反转和速度控制。
H桥电路由四个开关管构成，分别被称为上桥臂和下桥臂。
上桥臂包括两个开关管A和B，下桥臂包括两个开关管C和D。
这四个开关管都是可控硅管或晶体管。
当A和D导通，B和C断开时，电流通过电机的一个方向；当A和D断开，B和C导通时，电流通过电机的另一个方向。
通过控制这四个开关管的通断，可以控制电机的运动方向。
H桥式电机驱动电路通常还会增加一些保护电路，以防止开关管因过电流而损坏。
其中一种常见的保护电路是电流检测电路，通过检测电流大小来控制开关管的通断。
当电流过大时，电流检测电路会触发保护机制，断开相应的开关管，使电机停止工作。
另外，H桥式电机驱动电路可以通过PWM（脉宽调制）技术实现电机速度的控制。
PWM技术是通过控制一个固定频率的方波的占空比（高电平的持续时间占总周期的比例）来调节电机的转速。
当占空比较小时，电机转速较低；当占空比较大时，电机转速较高。
通过不断调节PWM信号的占空比，可以实现电机的步进调速。
除了直流电机，H桥式电机驱动电路还可以用来驱动步进电机。
步进电机采用了不同的控制方式，通常通过控制开关管的细分来控制电机的转动角度。
对于步进电机，H桥电路会根据电机的工作方式和控制需求进行调整。
常见的步进电机驱动控制方式包括全步进、半步进和微步进等。
总之，H桥式电机驱动电路通过控制开关管的通断来实现直流电机或步进电机的正反转和速度控制。
这种电路结构简单、工作可靠，并且可以适应各种电机控制需求。
在实际应用中，我们可以根据具体需求选择合适的H桥式电机驱动电路，并结合其他保护回路和控制技术，来实现电机的精确控制和可靠运行。
H桥式电路驱动无刷直流电机的设计
H桥式电路驱动无刷直流电机的设计戴贻康;焦运良;范晶【摘要】无刷直流电机是广泛应用于电动汽车、数控机床和家电等领域的重要器件.采用MOS管和专用栅极驱动芯片搭建H桥式驱动电路,主控电路基于ARM微处理器,利用PWM方波通过控制电枢电压的大小占空比从而调节电机速度,以及利用霍尔电流传感器检测电机电流大小监测电机运行情况,从而达到稳定、精细、准确地控制无刷直流电机的正常运行.经实验表明,H桥式电路可以实现无刷直流电机正反运转,并且工作稳定、功耗小、效率高,实现了无刷直流电机稳定可靠软启动和平稳精细调速控制.【期刊名称】《微型机与应用》【年(卷),期】2019(038)008【总页数】6页(P58-63)【关键词】无刷直流电机;H桥式驱动电路;PWM;效率高;平稳调速【作者】戴贻康;焦运良;范晶【作者单位】华北计算机系统工程研究所,北京100083;华北计算机系统工程研究所,北京100083;华北计算机系统工程研究所,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TP2770 引言无刷直流电机因其无磨损、噪声小、功耗低和效率高的特点而应用于航空航天、医疗、家电和工业自动化等各个领域[1]。
电子换相、转子位置检测器和电机本体构成了无刷直流电机，其中电子换相的驱动控制电路是整个无刷直流电机伺服系统的基础部分，其设计的好坏直接决定了整个系统无刷直流电机运行的性能高低[2]。
单纯地以线性功率放大器放大信号控制电机的方式，因功耗大和效率低而逐渐被淘汰；现常采用的方法是利用MOS管和栅极驱动芯片IR2110构成H桥可逆PWM 驱动电路，驱动无刷直流电机实现正反运转。
该方式工作稳定，功耗较低而效率很高，可以对无刷直流电机平稳调速控制[3]。
1 无刷直流电机1.1 无刷直流电机结构无刷直流电机具有旋转的磁场和固定的电枢，电子换相线路中的功率开关器件直接与绕组相连。
电机装有一个转子位置传感器，用来检测转子在运行过程中的位置，与电子换相线路一起构成无刷直流电机的电子换相装置。
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。
h桥驱动原理
h桥驱动原理H桥驱动原理。
H桥驱动是电机驱动领域中常用的一种电路结构，它可以实现电机的正转、反转以及制动等功能。
在工业控制和机器人等领域有着广泛的应用。
本文将介绍H桥驱动的原理和工作方式。
H桥驱动电路由四个开关管组成，分别是Q1、Q2、Q3和Q4。
当Q1和Q4导通，Q2和Q3截止时，电机正转；当Q2和Q3导通，Q1和Q4截止时，电机反转；当Q1、Q2、Q3和Q4都截止时，电机制动。
通过控制这四个开关管的导通和截止，可以实现电机的正转、反转和制动。
H桥驱动电路中还包括了一些保护电路，用于防止电机过流、过压和过热。
在实际应用中，这些保护电路能够保护电机和驱动电路不受损坏。
H桥驱动的工作原理是利用PWM（脉宽调制）信号来控制开关管的导通时间，从而控制电机的转速。
PWM信号的占空比决定了开关管的导通时间，占空比越大，导通时间越长，电机的转速越快；占空比越小，导通时间越短，电机的转速越慢。
H桥驱动电路中还包括了反电动势检测电路，用于检测电机的转速和位置。
通过检测电机的反电动势，可以实现闭环控制，提高电机的控制精度和稳定性。
在实际应用中，H桥驱动电路通常由驱动芯片和功率器件组成。
驱动芯片负责产生PWM信号和控制开关管的导通和截止，功率器件负责承受电机的高电压和大电流。
常用的驱动芯片有L298、L293D 等，常用的功率器件有MOS管、IGBT等。
总结一下，H桥驱动是一种常用的电机驱动电路，通过控制开关管的导通和截止，可以实现电机的正转、反转和制动。
在实际应用中，需要配合PWM信号、保护电路和反电动势检测电路，才能实现对电机的精确控制。
希望本文对H桥驱动的原理和工作方式有所帮助。
H桥
H桥驱动电路原理时间:2007-08-07 来源:机器人探索作者: 点击： 18260 字体大小:【大中小】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。
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二、使能控制和方向逻辑驱动电机时，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。
一份很用心的H桥驱动扫盲教程
一份很用心的H桥驱动扫盲教程什么是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MOS-FET）,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；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；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；正转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；反转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；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：第一种：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；第二种：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；应用实际使用的时候，用分立元件制作H桥是很麻烦的，市面上已经有很多比较常用的IC方案，比如常用的L293D、L298N、TA7257P、SN754410等。
H桥式电机驱动电路
本文摘自：?机器人探索?一、H桥式电机驱动电路图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桥式驱动电路〞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〕。
如下图，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桥式电机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桥电路驱动电机逆时针转动二、使能控制和方向逻辑驱动电机时，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到达最大值〔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良电路，它在根本H桥电路的根底上增加了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。
直流电机H桥驱动原理和驱动电路选择L9110 L298N LMD18200
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。
h电桥驱动直流电机的空载电流大的原因
h电桥驱动直流电机的空载电流大的原因
1.电机自身问题：
-绕组问题：如果电机在重新绕制后空载电流变大，可能是由于绕组匝数减少、电感量减小，从而导致感抗降低，在电压恒定的情况下，根据欧姆定律，电流会增大。
-机械问题：电机内部可能存在轴承磨损、润滑不足、气隙不均或过大、转子与定子摩擦增加等情况，这些都会引起额外的阻尼力矩，使得电机需要更大的电流维持空载转动。
-电磁问题：永磁直流电机如果发生退磁现象，反电动势（BEMF）减小，也会导致空载电流增大。
2.驱动电路问题：
-开关元件问题：H桥电路中，如果使用的开关器件如晶体管或MOSFET存在故障，可能会导致开关状态不稳定或饱和压降过大，间接影响电机电流。
-控制信号问题：如果驱动电路的控制算法不当或控制器故障，可能会造成电机在空载时仍然输出较大的驱动电流。
-电源电压异常：如果电源电压过高，即使在空载状态下，也会迫使电机吸取更多的电流。
3.参数设置不当：
-PWM调制参数：在采用PWM（脉宽调制）驱动时，占空比设置错误或者死区时间设置不合理，可能导致电机空载电流较大。
4.测量误差：
-测量工具精度不够或者测量方法不正确，也可能导致读取的空载电流数值偏大。
H桥驱动电路原理图及使能控制和方向逻辑
H桥驱动电路原理图及使能控制和方向逻辑一、H桥驱动电路图1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1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1 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2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2 H桥电路驱动电机顺时针转动图3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3 H桥驱动电机逆时针转动二、使能控制和方向逻辑驱动电机时，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。
改进电路在基本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。
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电动小车的电机驱动及控制探讨
一个电动小车整体的运行性能，首先取决于它的电池系统和电机驱动系统。
电动小车的驱动系统一般由控制器、功率变换器及电动机三个主要部分组成。
电动小车的驱动不但要求电机驱动系统具有高转矩重量比、宽调速范围、高可靠性，而且电机的转矩-转速特性受电源功率的影响，这就要求驱动具有尽可能宽的高效率区。
我们所使用的电机一般为直流电机，主要用到永磁直流电机、伺服电机及步进电机三种。
直流电机的控制很简单，性能出众，直流电源也容易实现。
本文即主要介绍这种直流电机的驱动及控制。
1．H 型桥式驱动电路
直流电机驱动电路使用最广泛的就是H型全桥式电路，这种驱动电路可以很方便实现直流电机的四象限运行，分别对应正转、正转制动、反转、反转制动。
它的基本原理图如图1所示。
全桥式驱动电路的4只开关管都工作在斩波状态，S1、S2为一组，S3、S4 为另一组，两组的状态互补，一组导通则另一组必须关断。
当S1、S2导通时，S3、 S4关断，电机两端加正向电压，可以实现电机的正转或反转制动；当S3、S4导通时，S1、S2关断，电机两端为反向电压，电机反转或正转制动。
在小车动作的过程中，我们要不断地使电机在四个象限之间切换，即在正转和反转之间切换，也就是在S1、S2导通且S3、S4关断，到S1、S2关断且S3、 S4导通，这两种状态之间转换。
在这种情况下，理论上要求两组控制信号完全互补，但是，由于实际的开关器件都存在开通和关断时间，绝对的互补控制逻辑必然导致上下桥臂直通短路，比如在上桥臂关断的过程中，下桥臂导通了。
这个过程可用图2说明。
因此，为了避免直通短路且保证各个开关管动作之间的协同性和同步性，两组控制信号在理论上要求互为倒相的逻辑关系，而实际上却必须相差一个足够的死区时间，这个矫正过程既可以通过硬件实现，即在上下桥臂的两组控制信号之间增加延时，也可以通过软件实现（具体方法参看后文）。
驱动电流不仅可以通过主开关管流通，而且还可以通过续流二极管流通。
当电机处于制动状态时，电机便工作在发电状态，转子电流必须通过续流二极管流通，否则电机就会发热，严重时烧毁。
开关管的选择对驱动电路的影响很大，开关管的选择宜遵循以下原则：
（1）由于驱动电路是功率输出，要求开关管输出功率较大；
（2）开关管的开通和关断时间应尽可能小；
（3）小车使用的电源电压不高，因此开关管的饱和压降应该尽量低。
在实际制作中，我们选用大功率达林顿管TIP122或场效应管IRF530，效果都还不错，为了使电路简化，建议使用集成有桥式电路的电机专用驱动芯片，如L298、LMD18200，性能比较稳定可靠。
由于电机在正常工作时对电源的干扰很大，如果只用一组电源时会影响单片机的正常工作，所以我们选用双电源供电。
一组5V给单片机和控制电路供电，另外一组9V给电机供电。
在控制部分和电机驱动部分之间用光耦隔开，以免影响控制部分电源的品质，并在达林顿管的基极加三极管驱动，可以给达林顿管提供足够大的基极电流。
图3所示为采用TIP1 22的驱动电机电路，IOB8口为“0”，IOB9口输入PWM波时，电机正转，通过改变PWM 的占空比可以调节电机的速度。
而当IOB9口为“0”，IOB8口输入PWM 波时，电机反转，同样通过改变PWM的占空比来调节电机的速度。
图4为采用内部集成有两个桥式电路的专用芯片L298所组成的电机驱动电路。
驱动芯片L298是驱动二相和四相步进电机的专用芯片，我们利用它内部的桥式电路来驱动直流电机，这种方法有一系列的优点。
每一组PWM波用来控制一个电机的速度，而另外两个I/O 口可以控制电机的正反转，控制比较简单，电路也很简单，一个芯片内包含有8个功率管，
这样简化了电路的复杂性，如图所示IOB10、IOB11控制第一个电机的方向，IOB8输入的PWM控制第一个电机的速度；IOB12、IOB13控制第二个电机的方向，IOB9输入的PWM 控制第二个电机的速度。
LMD18200是美国国家半导体公司推出的专用于直流电动机驱动的H桥组件，同一芯片上集成有CMOS控制电路和DMOS功率器件。
此种芯片瞬间驱动电流可达6A，正常工作电流可达3A，具有很强的驱动能力，无“shot-through”电流，而且此种芯片内部还具有过流保护的测量电路，只需要在LMD18200的8脚输出端测出电压和给定的电压比较即可保护电路过流，从而实现电路的过流保护功能。
由LMD18200组成的电机驱动电路如图5所示。
LMD18200的5脚为PWM 波输入端，通过改变PWM的占空比就可调节电机的速度，改变3脚的高低电平即可控制电机的正反转。
此电路和以上几种驱动电路比较具有明显的优点，驱动功率大，稳定性好，实现方便，安全可靠。
2 ．P W M 控制
PWM（脉冲宽度调制）控制，通常配合桥式驱动电路实现直流电机调速，非常简单，且调速范围大，它的原理就是直流斩波原理。
如图1所示，若S3、S4 关断，S1、S2受P WM控制，假设高电平导通，忽略开关管损耗，则在一个周期内的导通时间为t，周期为T，波形如图 6，则电机两端的平均电压为： U=Vcc t/ T=αVcc，其中，α=t/T称为占空比，Vc c为电源电压（电源电压减去两个开关管的饱和压降）。
电机的转速与电机两端的电压成比例，而电机两端的电压与控制波形的占空比成正比，因此电机的速度与占空比成比例，占空比越大，电机转得越快，当占空比α＝1时，电机转速最大。
PWM控制波形的实现可以通过模拟电路或数字电路实现，例如用555搭成的触发电路，但是，这种电路的占空比不能自动调节，不能用于自动控制小车的调速。
而目前使用的大多数单片机都可以直接输出这种PWM波形，或通过时序模拟输出，最适合小车的调速。
我们使用的是凌阳公司的SPCE061单片机，它是16位单片机，频率最高达到49MHz，可提
供2路PWM 直接输出，频率可调，占空比16级可调，控制电机的调速范围大，使用方便。
SPCE061单片机有32个I/O口，内部设有2个独立的计数器，完全可以模拟任意频率、占空比随意调节的PWM信号输出，用以控制电机调速。
在实际制作过程中，我们认为控制信号的频率不需要太高，一般在400Hz以下为宜，占空比16级调节也完全可以满足调速要求，并且在小车行进的过程中，占空比不应该太高，在直线前进和转弯的时候应该区别对待。
若车速太快，则在转弯的时候，方向不易控制；而车速太慢，则很浪费时间。
这时图6可以根据具体情况慢慢调节。
在2003年“简易智能电动车”的实际制作中，我们的小车驱动信号的占空比一般在8/16以下。
3．通过软件避免直通短路
从前面的分析可知，桥式驱动电路中，由于开关管有开通和关断时间，因此存在上下桥臂直通短路的问题。
直通短路的存在，容易使开关管发热，严重时烧毁开关管，同时也增加了开关管的能量损耗，浪费了小车宝贵的能量。
由于现在的许多集成驱动芯片内部已经内置了死区保护（如LMD18200），这里主要介绍的是利用开关管等分立元件以及没有死区保护的集成芯片制作驱动电路时增加死区的方法。
死区时间的问题，只有在正转变为反转的时候才存在，而在正转启动或反转启动的时候并没有，因此不需要修正。
如果开关管的开通和关断时间非常小，或者在硬件电路中增加延时环节，都可以降低开关管的损耗和发热。
当然，通过软件避免直通短路是最好的办法，它的操作简单，控制灵活。
通过软件实现死区时间，就是在突然换向的时候，插入一个延时的环节，待开关管关断之后，再开通应该开通的开关管。
图7为利用软件修正死区时间的流
程图，在开关管每次换向的时候，不立即进行方向的切换，而是先使开关管关断一段时间，使其完全关断后再换向打开另外的开关管。
这个关断时间由单片机软件延时实现。
4．总结
以上主要分析了电机的全桥式驱动电路，这是直流电机调速使用最多的调速方法。
目前市场上有很多种电机驱动的集成电路，效率高，电路简单，使用也比较广泛，但是其驱动方法大多与全桥式驱动一样。
PWM控制方法配合桥式驱动电路，是目前直流电机调速最普遍的方法。