5分钟了解P-N MOS管H桥原理
2024/6/24 10:27:08 点击：
所谓的H桥电路，其实就是控制电机正反转的。如下图所示，这是一种简单的H桥电路，它由2个P型场效应管Q1、Q2与2个N型场效应管Q3、Q3组成，所以称之为P-N MOS管H桥。
桥臂上的4个场效应管相当于四个开关，P型管在栅极为低电平时导通，高电平时关闭；N型管在栅极为高电平时导通，低电平时关闭。场效应管是电压控制型元件，栅极通过的电流几乎为“零”。
正因为这个特点，在连接好下图电路后，控制臂1置高电平（U=VCC）、控制臂2置低电平（U=0）时，Q1、Q4关闭，Q2、Q3导通，电机左端低电平，右端高电平，所以电流沿箭头方向流动（设为电机正转）。
控制臂1置低电平、控制臂2置高电平时，Q2、Q3关闭，Q1、Q4导通，电机左端高电平，右端低电平，所以电流沿箭头方向流动（设为电机反转）。
● 当控制臂1、2均为低电平时，Q1、Q2导通，Q3、Q4关闭，电机两端均为高电平，电机不转；
● 当控制臂1、2均为高电平时，Q1、Q2关闭，Q3、Q4导通，电机两端均为低电平，电机也不转。
所以，此电路有一个优点，那就是无论控制臂状态如何（绝不允许悬空状态），H桥都不会出现“共态导通”（短路），非常适合我们使用。
（另外，还有4个N型场效应管的H桥，其内阻更小，有“共态导通”现象，栅极驱动电路较复杂，或用专用驱动芯片，如MC33883，原理基本相似，本文不再赘述。）
下图是由与非门CD4011组成的栅极驱动电路，因为单片机输出电压为0~5V，而我们小车使用的H桥的控制臂需要0V或7.2V电压，才能使场效应管完全导通，PWM输入0V或5V时，栅极驱动电路输出电压为0V或7.2V，但前提是CD4011电源电压为7.2V，故CD4011仅做“电压放大”之用。
之所以用两级与非门，是为了与MC33886兼容。
两者结合就是下面的电路：调试时两个PWM输入端其中一个接地，另一个悬空（上拉置1），电机转为正常。监视MOS管温度，如发热立即切断电源检查电路。CD4011的14引脚接7.2V，７引脚接地。
在使用时，单片机PWM输出信号：1路为PWM方波信号，另一路为高电平（置1）；反转亦然。
桥臂上的4个场效应管相当于四个开关，P型管在栅极为低电平时导通，高电平时关闭；N型管在栅极为高电平时导通，低电平时关闭。场效应管是电压控制型元件，栅极通过的电流几乎为“零”。
正因为这个特点，在连接好下图电路后，控制臂1置高电平（U=VCC）、控制臂2置低电平（U=0）时，Q1、Q4关闭，Q2、Q3导通，电机左端低电平，右端高电平，所以电流沿箭头方向流动（设为电机正转）。
控制臂1置低电平、控制臂2置高电平时，Q2、Q3关闭，Q1、Q4导通，电机左端高电平，右端低电平，所以电流沿箭头方向流动（设为电机反转）。
● 当控制臂1、2均为低电平时，Q1、Q2导通，Q3、Q4关闭，电机两端均为高电平，电机不转；
● 当控制臂1、2均为高电平时，Q1、Q2关闭，Q3、Q4导通，电机两端均为低电平，电机也不转。
所以，此电路有一个优点，那就是无论控制臂状态如何（绝不允许悬空状态），H桥都不会出现“共态导通”（短路），非常适合我们使用。
（另外，还有4个N型场效应管的H桥，其内阻更小，有“共态导通”现象，栅极驱动电路较复杂，或用专用驱动芯片，如MC33883，原理基本相似，本文不再赘述。）
下图是由与非门CD4011组成的栅极驱动电路，因为单片机输出电压为0~5V，而我们小车使用的H桥的控制臂需要0V或7.2V电压，才能使场效应管完全导通，PWM输入0V或5V时，栅极驱动电路输出电压为0V或7.2V，但前提是CD4011电源电压为7.2V，故CD4011仅做“电压放大”之用。
之所以用两级与非门，是为了与MC33886兼容。
两者结合就是下面的电路：调试时两个PWM输入端其中一个接地，另一个悬空（上拉置1），电机转为正常。监视MOS管温度，如发热立即切断电源检查电路。CD4011的14引脚接7.2V，７引脚接地。
在使用时，单片机PWM输出信号：1路为PWM方波信号，另一路为高电平（置1）；反转亦然。
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