5分鐘了解P-N MOS管H橋原理
2024/6/24 10:27:08??????點(diǎn)擊：
所謂的H橋電路，其實(shí)就是控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)的。如下圖所示，這是一種簡(jiǎn)單的H橋電路，它由2個(gè)P型場(chǎng)效應(yīng)管Q1、Q2與2個(gè)N型場(chǎng)效應(yīng)管Q3、Q3組成，所以稱之為P-N MOS管H橋。
橋臂上的4個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管相當(dāng)于四個(gè)開關(guān)，P型管在柵極為低電平時(shí)導(dǎo)通，高電平時(shí)關(guān)閉；N型管在柵極為高電平時(shí)導(dǎo)通，低電平時(shí)關(guān)閉。場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制型元件，柵極通過的電流幾乎為“零”。
正因?yàn)檫@個(gè)特點(diǎn)，在連接好下圖電路后，控制臂1置高電平（U=VCC）、控制臂2置低電平（U=0）時(shí)，Q1、Q4關(guān)閉，Q2、Q3導(dǎo)通，電機(jī)左端低電平，右端高電平，所以電流沿箭頭方向流動(dòng)（設(shè)為電機(jī)正轉(zhuǎn)）。
控制臂1置低電平、控制臂2置高電平時(shí)，Q2、Q3關(guān)閉，Q1、Q4導(dǎo)通，電機(jī)左端高電平，右端低電平，所以電流沿箭頭方向流動(dòng)（設(shè)為電機(jī)反轉(zhuǎn)）。
● 當(dāng)控制臂1、2均為低電平時(shí)，Q1、Q2導(dǎo)通，Q3、Q4關(guān)閉，電機(jī)兩端均為高電平，電機(jī)不轉(zhuǎn)；
● 當(dāng)控制臂1、2均為高電平時(shí)，Q1、Q2關(guān)閉，Q3、Q4導(dǎo)通，電機(jī)兩端均為低電平，電機(jī)也不轉(zhuǎn)。
所以，此電路有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，那就是無論控制臂狀態(tài)如何（絕不允許懸空狀態(tài)），H橋都不會(huì)出現(xiàn)“共態(tài)導(dǎo)通”（短路），非常適合我們使用。
（另外，還有4個(gè)N型場(chǎng)效應(yīng)管的H橋，其內(nèi)阻更小，有“共態(tài)導(dǎo)通”現(xiàn)象，柵極驅(qū)動(dòng)電路較復(fù)雜，或用專用驅(qū)動(dòng)芯片，如MC33883，原理基本相似，本文不再贅述。）
下圖是由與非門CD4011組成的柵極驅(qū)動(dòng)電路，因?yàn)閱纹瑱C(jī)輸出電壓為0~5V，而我們小車使用的H橋的控制臂需要0V或7.2V電壓，才能使場(chǎng)效應(yīng)管完全導(dǎo)通，PWM輸入0V或5V時(shí)，柵極驅(qū)動(dòng)電路輸出電壓為0V或7.2V，但前提是CD4011電源電壓為7.2V，故CD4011僅做“電壓放大”之用。
之所以用兩級(jí)與非門，是為了與MC33886兼容。
兩者結(jié)合就是下面的電路：調(diào)試時(shí)兩個(gè)PWM輸入端其中一個(gè)接地，另一個(gè)懸空（上拉置1），電機(jī)轉(zhuǎn)為正常。監(jiān)視MOS管溫度，如發(fā)熱立即切斷電源檢查電路。CD4011的14引腳接7.2V，７引腳接地。
在使用時(shí)，單片機(jī)PWM輸出信號(hào)：1路為PWM方波信號(hào)，另一路為高電平（置1）；反轉(zhuǎn)亦然。
橋臂上的4個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管相當(dāng)于四個(gè)開關(guān)，P型管在柵極為低電平時(shí)導(dǎo)通，高電平時(shí)關(guān)閉；N型管在柵極為高電平時(shí)導(dǎo)通，低電平時(shí)關(guān)閉。場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制型元件，柵極通過的電流幾乎為“零”。
正因?yàn)檫@個(gè)特點(diǎn)，在連接好下圖電路后，控制臂1置高電平（U=VCC）、控制臂2置低電平（U=0）時(shí)，Q1、Q4關(guān)閉，Q2、Q3導(dǎo)通，電機(jī)左端低電平，右端高電平，所以電流沿箭頭方向流動(dòng)（設(shè)為電機(jī)正轉(zhuǎn)）。
控制臂1置低電平、控制臂2置高電平時(shí)，Q2、Q3關(guān)閉，Q1、Q4導(dǎo)通，電機(jī)左端高電平，右端低電平，所以電流沿箭頭方向流動(dòng)（設(shè)為電機(jī)反轉(zhuǎn)）。
● 當(dāng)控制臂1、2均為低電平時(shí)，Q1、Q2導(dǎo)通，Q3、Q4關(guān)閉，電機(jī)兩端均為高電平，電機(jī)不轉(zhuǎn)；
● 當(dāng)控制臂1、2均為高電平時(shí)，Q1、Q2關(guān)閉，Q3、Q4導(dǎo)通，電機(jī)兩端均為低電平，電機(jī)也不轉(zhuǎn)。
所以，此電路有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，那就是無論控制臂狀態(tài)如何（絕不允許懸空狀態(tài)），H橋都不會(huì)出現(xiàn)“共態(tài)導(dǎo)通”（短路），非常適合我們使用。
（另外，還有4個(gè)N型場(chǎng)效應(yīng)管的H橋，其內(nèi)阻更小，有“共態(tài)導(dǎo)通”現(xiàn)象，柵極驅(qū)動(dòng)電路較復(fù)雜，或用專用驅(qū)動(dòng)芯片，如MC33883，原理基本相似，本文不再贅述。）
下圖是由與非門CD4011組成的柵極驅(qū)動(dòng)電路，因?yàn)閱纹瑱C(jī)輸出電壓為0~5V，而我們小車使用的H橋的控制臂需要0V或7.2V電壓，才能使場(chǎng)效應(yīng)管完全導(dǎo)通，PWM輸入0V或5V時(shí)，柵極驅(qū)動(dòng)電路輸出電壓為0V或7.2V，但前提是CD4011電源電壓為7.2V，故CD4011僅做“電壓放大”之用。
之所以用兩級(jí)與非門，是為了與MC33886兼容。
兩者結(jié)合就是下面的電路：調(diào)試時(shí)兩個(gè)PWM輸入端其中一個(gè)接地，另一個(gè)懸空（上拉置1），電機(jī)轉(zhuǎn)為正常。監(jiān)視MOS管溫度，如發(fā)熱立即切斷電源檢查電路。CD4011的14引腳接7.2V，７引腳接地。
在使用時(shí)，單片機(jī)PWM輸出信號(hào)：1路為PWM方波信號(hào)，另一路為高電平（置1）；反轉(zhuǎn)亦然。
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