一、H橋驅動電路
圖4.12中所示為(wei) 一個(ge) 典型的直流電機控製電路。電路得名於(yu) “H橋驅動電路”是因為(wei) 它的形狀酷似字母H。4個(ge) 三極管組成H的4條垂直腿,而電機就是H中的橫杠(注意:圖4.12及隨後的兩(liang) 個(ge) 圖都隻是示意圖,而不是完整的電路圖,其中三極管的驅動電路沒有畫出來)。
如圖所示,H橋式電機驅動電路包括4個(ge) 三極管和一個(ge) 電機。要使電機運轉,必須導通對角線上的一對三極管。根據不同三極管對的導通情況,電流可能會(hui) 從(cong) 左至右或從(cong) 右至左流過電機,從(cong) 而控製電機的轉向。
圖4.12 H橋驅動電路
要使電機運轉,必須使對角線上的一對三極管導通。例如,如圖4.13所示,當Q1管和Q4管導通時,電流就從(cong) 電源正極經Q1從(cong) 左至右穿過電機,然後再經Q4回到電源負極。按圖中電流箭頭所示,該流向的電流將驅動電機順時針轉動。當三極管Q1和Q4導通時,電流將從(cong) 左至右流過電機,從(cong) 而驅動電機按特定方向轉動(電機周圍的箭頭指示為(wei) 順時針方向)。
圖4.13 H橋電路驅動電機順時針轉動
圖4.14所示為(wei) 另一對三極管Q2和Q3導通的情況,電流將從(cong) 右至左流過電機。當三極管Q2和Q3導通時,電流將從(cong) 右至左流過電機,從(cong) 而驅動電機沿另一方向轉動(電機周圍的箭頭表示為(wei) 逆時針方向)。
圖4.14 H橋驅動電機逆時針轉動
二、使能控製和方向邏輯
驅動電機時,保證H橋上兩(liang) 個(ge) 同側(ce) 的三極管不會(hui) 同時導通非常重要。如果三極管Q1和Q2同時導通,那麽(me) 電流就會(hui) 從(cong) 正極穿過兩(liang) 個(ge) 三極管直接回到負極。此時,電路中除了三極管外沒有其他任何負載,因此電路上的電流就可能達到最大值(該電流僅(jin) 受電源性能限製),甚至燒壞三極管。基於(yu) 上述原因,在實際驅動電路中通常要用硬件電路方便地控製三極管的開關(guan) 。
圖4.155 所示就是基於(yu) 這種考慮的改進電路,它在基本H橋電路的基礎上增加了4個(ge) 與(yu) 門和2個(ge) 非門。4個(ge) 與(yu) 門同一個(ge) “使能”導通信號相接,這樣,用這一個(ge) 信號就能控製整個(ge) 電路的開關(guan) 。而2個(ge) 非門通過提供一種方向輸人,可以保證任何時候在H橋的同側(ce) 腿上都隻有一個(ge) 三極管能導通。(與(yu) 本節前麵的示意圖一樣,圖4.15所示也不是一個(ge) 完整的電路圖,特別是圖中與(yu) 門和三極管直接連接是不能正常工作的。)
圖4.15 具有使能控製和方向邏輯的H橋電路
采用以上方法,電機的運轉就隻需要用三個(ge) 信號控製:兩(liang) 個(ge) 方向信號和一個(ge) 使能信號。如果DIR-L信號為(wei) 0,DIR-R信號為(wei) 1,並且使能信號是1,那麽(me) 三極管Q1和Q4導通,電流從(cong) 左至右流經電機(如圖4.16所示);如果DIR-L信號變為(wei) 1,而DIR-R信號變為(wei) 0,那麽(me) Q2和Q3將導通,電流則反向流過電機。
圖4.16 使能信號與(yu) 方向信號的使用
實際使用的時候,用分立元件製作H橋是很麻煩的,好在現在市麵上有很多封裝好的H橋集成電路,接上電源、電機和控製信號就可以使用了,在額定的電壓和電流內(nei) 使用非常方便可靠。比如常用的L293D、L298N、TA7257P、SN754410等。