一種直流電機H橋驅動電路設計

該電路采用NMOS場效應管作為功率輸出器件， 設計并實現(xiàn)了較大功率的直流電機H 橋驅動電路，并對額定電壓為24 伏， 額定電流為3.8A 的25D60-24A 直流電機進行閉環(huán)控制， 電路的抗干擾能力強，在工業(yè)控制領域具有較強的適用性。許多半導體公司推出了直流電機專用驅動芯片， 但這些芯片多數(shù)只適合小功率直流電機， 對于大功率直流電機的驅動， 其集成芯片價格昂貴。

在直流電機驅動電路的設計中，主要考慮一下幾點：

1. 功能：電機是單向還是雙向轉動?需不需要調速?對于單向的電機驅動，只要用一個大功率三極管或場效應管或繼電器直接帶動電機

即可，當電機需要雙向轉動時，可以使用由4 個功率元件組成的H 橋電路或者使用一個雙刀雙擲的繼電器。如果不需要調速，只要使

用繼電器即可;但如果需要調速，可以使用三極管，場效應管等開關元件實現(xiàn)PWM(脈沖寬度調制)調速。

2. 性能：對于PWM 調速的電機驅動電路，主要有以下性能指標。

1)輸出電流和電壓范圍，它決定著電路能驅動多大功率的電機。

2)效率，高的效率不僅意味著節(jié)省電源，也會減少驅動電路的發(fā)熱。要提高電路的效率，可以從保證功率器件的開關工作狀態(tài)和防

止共態(tài)導通(H 橋或推挽電路可能出現(xiàn)的一個問題，即兩個功率器件同時導通使電源短路)入手。

3)對控制輸入端的影響。功率電路對其輸入端應有良好的信號隔離，防止有高電壓大電流進入主控電路，這可以用高的輸入阻抗或

光電耦合器實現(xiàn)隔離。

4)對電源的影響。共態(tài)導通可以引起電源電壓的瞬間下降造成高頻電源污染;大的電流可能導致地線電位浮動。

5)可靠性。電機驅動電路應該盡可能做到，無論加上何種控制信號，何種無源負載，電路都是安全的。H橋驅動電路： H橋式電機驅動電路包括4個三極管和一個電機，因其外形酷似字母‘H',所以稱作H橋驅動電路。

要使電機M運轉，必須使對角線上的一對三極管導通。例如 當Q1管和Q4管導通時，電流就從電源正極經(jīng)Q1從左至右穿過電機，然后再經(jīng)Q4回到電源負極。電機順時針轉動。當三極管Q2和Q3導通時，電流將從右至左流過電機，驅動電機逆時針方向轉動。

完整的晶體管H橋驅動電路，PWM1,PWM2,為電機方向控制輸入端，PWM1=1,PWM2=0時正轉，PWM=0,PWM2=1時電機反轉。

PWM1,PWM2同時也是電機調速的脈寬輸入端。

晶體管是最為廉價的控制方法，但在晶體管上有明顯的壓降，會產生功率的損耗，效率不高，適宜應用在低電壓，小功率的場合。

下圖是場效應管組成的H橋驅動電路，場效應管是效率最高的控制方式，但價格較高，通常應用在大功率電機驅動場合。

上面都是有分立元件構成的電路，實際使用中制作麻煩，故障率高。通常采用集成的H橋驅動芯片，集成度高，使用方便，可靠性高。如L9110,L298N,LMD18200,TA7257P、SN754410,MC33886等。

L9110驅動電路：

L9110 是為控制和驅動電機設計的兩通道推挽式功率放大專用集成電路器件，將分立電路集成在單片IC 之中，使外圍器件成本降低，整機可靠性提高。該芯片有兩個TTL/CMOS兼容電平的輸入，可直接與單片機接口，具有良好的抗干擾性;兩個輸出端能直接驅動電機的正反向運動，它具有較大的電流驅動能力，每通道能通過750~800mA 的持續(xù)電流，峰值電流能力可達1.5~2.0A;同時它具有較低的輸出飽和壓降;內置的鉗位二極管能釋放感性負載的反向沖擊電流，使它在驅動繼電器、直流電機、步進電機或開關功率管的使用上安全可靠。L9110 被廣泛應用于玩具汽車電機驅動、步進電機驅動和開關功率管等電路上。