H桥电机驱动原理与应用
本文的內容是要告訴大家什么是H橋以及它如何是工作的。
H橋電機驅動原理與應用
原著：吉姆布朗 1998年4月
整理上傳：鮑勃喬丹 2002年9月
翻譯：韋文潮 2007年12月
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我們首先來看馬達是如何轉動的呢？舉個例子：你手里拿著一節電池，用導線將馬達和電池兩端對接，馬達就轉動了；然后如果你把電池極性反過來會怎么樣呢？沒有錯，馬達也反著轉了。
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OK，這個是最基本的了。現在假設你想用一塊指甲蓋大小的微控制芯片(MCU)。你又如何控制馬達的呢？首先，你手上有一個固態的狀態開關——一個晶體管——來控制馬達的開關。
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提示：如果你用繼電器連接這些電路的時候，要在繼電器線圈兩端并一個二極管。這是為了保護電路不被電感的反向電動勢損壞。二極管的正極（箭頭）要接地，負極要接在MCU連接繼電器線圈的輸出端上。
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電路連接好后，你可以用一個邏輯輸出的信號來控制馬達了。高電平（邏輯1）讓繼電器導通，馬達轉動；低電平（邏輯0）讓繼電器斷開，馬達停止。
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在電路相同的情況下，把馬達的“極性”反過來接，我們可以控制馬達的翻轉和停止。
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問題來了：如果我們要同時需要馬達能夠正轉好反轉，怎么辦？難道每次都要把馬達的連線反過來接？
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我們先來看另一個概念：馬達速度。當我們在其中一種狀態下，頻繁的切換開關狀態的時候，馬達的轉速就不再是勻速，而是變化的了，相應的扭矩也會改變。通常反應出來的是馬達速度的變化。
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我們想要同時控制正反向的話，就需要更多的電路——沒錯，就是H橋電路。H橋電路的“H”的意思是它實際電路在電路圖上是一個字幕H的樣式。下圖就是一個用繼電器連接成的H橋電路。
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處于“高”位置的繼電器是控制電源流入的方向，稱之為“源”電路；處于“低”位置的繼電器是控制電源流入地的方向，稱之為“漏”電路。
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現在，你將左上電路（A）和右下電路（D）接通，馬達就正轉了（如下圖）。此時各個端口的邏輯值為A-1、B-0、C-0、D-1.
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將邏輯值反過來，電路的方向就調轉了，馬達反轉（如下圖）。此時邏輯值為A-0、B-1、C-1、D-0。
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注意：千萬不能將同一側的兩個電路同時接通，否則會在電源和地之間形成短路。比如A和C或者B和D同時為1.
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半導體H橋：現在我們來討論使用場效應管連接的H橋。
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這是我們實際使用的H橋電路的真正形式。我們現在不需要在繼電器兩端接二極管了，不過還是要在控制管兩端接。下圖是電路圖。
在圖上我們看到晶體管代替了繼電器。在高位的晶體管必須是PNP型三極管或者P溝道場效應管；低位的晶體管必須是NPN型三極管或者N溝道型場效應管。
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如果你將兩個高位電路或者兩個低位電路同時接通，你的馬達會自動制動。這是因為當沒有電源供給時，馬達在自由轉動的情況下是處于發電狀態，同位的電路接通，相當于將馬達的兩端“短接”，那么馬達會因為短路而相當與接了一個無限大功率的電爐即一個很大的負載，所以馬達就會產生“電”制動；當你把馬達兩端懸空后，它就恢復自由了。
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為了以避免馬達的反電動勢的危害，我們仍然需要在晶體管兩端接二極管，因為馬達線圈在電路開閉瞬間產生的反向電動勢通過會高過電源，這樣對晶體管和電路會有很大的影響甚至燒毀零件。
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半導體晶體管本身有導通電阻，在通過大電流時會明顯發熱，如果沒有散熱措施會很容易燒毀。這樣就會限制電路功率的增加。
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Mosfets（金屬氧化物半導體場效應晶體管），這里簡稱MOS管，由于結構和原理的不同，導通電阻遠比普通三極管低，允許流過更大的電流。而且MOS管都內置有反向二極管來保護管子本身。所以采用MOS管連接H橋不但效率可以提高，電路也可以簡化。
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使用MOS管搭建H橋，高位電路要用P溝道管；低位要用N溝道管。因為N溝道管比P溝道管便宜的多，所以有人用N溝道管在高位，加上削波電路來抑制反電動勢。
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應用H橋的關鍵是四個電路開閉狀態的準確。一旦在電源和地之間出現通路，毫無疑問會立刻產生短路，讓你的晶體管變成一枚小炸彈。下面我們介紹一些H橋的集成電路，這樣我們可以更容易更安全的使用H橋。
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常用H橋集成電路
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L293內置兩個H橋，每個橋提供1A的額定工作電流，和最大2A的峰值電流。它能驅動的馬達一般是不超過35毫米照片膠卷筒大小。
L298內置兩個H橋，每個橋提供1A的額定工作電流，和最大3A的峰值電流。它能驅動的馬達不超過可樂罐大小。
LMD18200內置1個H橋，工作電流2~3A，峰值電流6A。它驅動可樂罐大小的馬達。
當然還有很多H橋集成電路，這里就不一一介紹了。
好了！關于馬達和H橋我們就說到這里了，祝你玩得愉快！
請訪問DPRG H-Bridge Project，獲取更多H橋DIY的詳細資源。
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L298集成電路應用實驗
原著：吉姆布朗 1998年4月
整理上傳：NCC 2002年8月
翻譯：韋文潮 2007年12月
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概要
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本電路實驗主要使用一片L298加上1000微法電容和12個二極管。目的是制作一個便攜式的兩路馬達驅動電路，提供微處理器控制接口。該L298應用電路的設計者是克萊迪蒙。
電路板只需要單面覆銅板即可，在元件面可以印刷加上接口說明和元件引線說明。
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電路板
電路圖
PCB印刷圖
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說明：L298的1、2端控制馬達A的開關、正反，enable A 控制脈寬；3、4端和enable B控制馬達B。
該電路圖版權遵照第二版或者以上的通用公共授權（GNU GPL），任何人可以將此電路應用與任何場合、任何用途，并不受限制的修改或者改進，這些修改或改進同樣對所有人公開。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的H桥电机驱动原理与应用的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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