一、H橋到底是什么電路？

簡(jiǎn)單來說，H橋就是一個(gè)簡(jiǎn)單的電路，包含4個(gè)開關(guān)元件，負(fù)載位于中心，呈H型。

H 橋電路可以切換附加負(fù)載的極性。H 橋最常見的用途是驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，實(shí)現(xiàn)方向控制。具體的如下所示：

開關(guān)元件（Q1-Q4）通常都是雙極性晶體管或者FET晶體管，在某些高壓應(yīng)用是IGBT。二級(jí)管（D1-D4）稱為鉗位二極管，通常是肖特基型。

橋的頂端連接到電源（電池）、底端接地。雖然有一些限制，但是通常4個(gè)開關(guān)元件可以獨(dú)立打開和關(guān)閉。

負(fù)載在理論上說，可以替換，但是如果H橋帶有2個(gè)有刷直流或者雙極步進(jìn)電機(jī)（步進(jìn)電機(jī)每個(gè)電機(jī)需要兩個(gè)H橋）負(fù)載，是比較普遍的應(yīng)用。

這里主要是有刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的原理。

二、H橋電路詳細(xì)講解

H橋的基本工作模式相當(dāng)簡(jiǎn)單：如果Q1和Q4導(dǎo)通，電機(jī)的左側(cè)引線將連接到電源，而右側(cè)引線接地，電流開始流過電機(jī)，電機(jī)正向通電，電機(jī)軸開始旋轉(zhuǎn)。

如果 Q2 和 Q3 導(dǎo)通，則會(huì)發(fā)生反轉(zhuǎn)，電機(jī)將反向通電，軸將開始向后旋轉(zhuǎn)。

H橋電路工作原理

在橋接器中，不要同時(shí)導(dǎo)通 Q1 和 Q2（或 Q3 和 Q4），如果同時(shí)導(dǎo)通的話，就會(huì)在電源和GND之間創(chuàng)建了一個(gè)非常低電路路徑，有效短路了電源，這種情況就被稱為”擊穿“，可能會(huì)損壞電路中的其他元件。

H橋工作原理

由于4種可能狀態(tài)的限制，A側(cè)開關(guān)可能只有3種狀態(tài)：

同樣對(duì)于B側(cè)：

兩側(cè)結(jié)合起來，就是9種狀態(tài)：

三、構(gòu)建反激保護(hù)的完整H橋電路

1、反激二極管

驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)最重要的一點(diǎn)把它當(dāng)作電感負(fù)載。一旦為電機(jī)供電，就會(huì)將能力犓在磁場(chǎng)中，一旦電機(jī)達(dá)到速度，存儲(chǔ)的能量就會(huì)達(dá)到最大值。當(dāng)電源被移除時(shí)，磁場(chǎng)會(huì)崩潰。要想保持電流量恒定，唯一的方法時(shí)增加電機(jī)端子上施加的電壓。該電壓可以時(shí)電路中使用的供電電壓的許多倍。如果沒有安全的方法在電路中消散，感應(yīng)電壓始終與施加電壓的極性相反。

處理這種電壓尖峰的最常見的方法是使用”反激二極管“。具體如下圖，帶反激二極管的單向電機(jī)示例。

當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，二極管變?yōu)榉聪蚱茫娏髁鬟^它，當(dāng)開關(guān)打開時(shí)，感應(yīng)電壓反轉(zhuǎn)方向并可以流過現(xiàn)在正向偏置的二極管。如下圖所示：

電感流通過反激二極管的路徑。

2、H橋電路反激二極管

當(dāng)使用H橋電路時(shí)，單個(gè)反激二極管是不夠的。由于有多條電流路徑，因此必須有4個(gè)二極管為感應(yīng)電壓提供路徑。

下圖，無論電機(jī)方向或者感應(yīng)電壓怎么樣，始終有一條安全路徑通過電源軌。

帶反激二極管的 TC78H620 H 橋電路。

3、將2者結(jié)合在一起

上面處理了感性負(fù)載問題，電路的其余部分就比較簡(jiǎn)單了。對(duì)于下面這個(gè)電路，成為一個(gè)獨(dú)立的電路板，使用全局標(biāo)簽將大部分網(wǎng)路從一個(gè)組件連接到另一個(gè)組件。

有一個(gè)小的去耦電容C1，將放置在PCB上靠近H橋的位置，還有一個(gè)可選大電解電容C2，有助于儲(chǔ)存能量以供應(yīng)給電機(jī)。

該電容還可以幫助消散一些通過二極管的反激電壓。