电子技术（二十五）——H桥驱动

baoshijie

一、简介


直流有刷电机(Brushed DC，简称BDC)，由于其结构简单，操控方便，成本低廉，具有良好的扁动和调速性能等优势，被广泛应用于各种动力器件中，小到玩具，按钮调节式汽车座椅，大到印刷机械等生产机械中都能看到它的身影。

直流电源的电能通过电刷和换向器进入电枢绕组，产生电枢电流，电枢电流产生的磁场与主磁场相互作用产生电磁转矩，使电机旋转带动负载。

H桥是一个典型的直流电机控制电路，因为它的电路形状酷似字母H，故得名曰“H桥”。4个三极管组成H的4条垂直腿，而电机就是H中的横杠。【来源：360】

二、驱动模式



得保证一边的上下管不会直通。

（1）受限单极模式



这种模式，充电电路在预驱芯片内部则可以。如果自举电路在外部，则动作过程中，无法对自举电容进行充电。

（2）单极模式



PWM和PWMN是互补的PWM信号，一般用高级控制定时器的通道和互补通道控制。在PWM为高电平时：MOS管1和4都导通，MOS管2和3都截止，电流从电源正极，经过MOS管1，从左到右流过电机、然后经过MOS管4流入电源负极。在PWM为低电平时：MOS管2和4都导通，MOS管1和3都截止，根据楞次定律，存在自感电动势，电流还是从左到右流过电机，经过MOS管4和MOS管2形成电流回路。【来源：百度】

控制过程：MOS管1和2由一对互补PWM进行控制，当1为高电平时，由VCC-1-Motor-4-GND形成通路，电机电流上升。当1为低电平时，2变为高电平，根据楞次定律，当不再给电机供电，线圈中存在自感电动势，电流继续往同一方向流动，于是由2-Motor-4形成通路，给线圈电流继续提供通路。【来源：隔壁家的王小琪】



（3）双极模式



控制过程：1和4同时处于PWM的高电平，于是由VCC-1-Motor-4-GND形成通路，电流上升。当1和4同时变为低电平，2和3相应变为高电平，因为楞次定律，线圈上的电流方向不变，于是由GND-2-Motor-3-VCC形成通路，虽然存在反向的供电电压，但是电机的线圈电流更大，于是电流仍然向VCC流动，同时电流下降的更快，线圈电流波动也更大。【来源：隔壁家的王小琪】



通电线圈在磁场中受力转动，当线圈转到平衡位置时，为了使线圈能持续的转动下去，在输入电流时利用换向器来改变线圈中的电流方向，从而改变它两边的受力方向，使线圈连续转动．

直流电动机是根据通电线圈在磁场中受到力的作用而发生转动的原理制成的，它在工作时将电能转化为机械能.直流电动机主要由两部分组成，即能够转动的线圈和固定不动的磁体。在电动机里，能够转动的部分叫转子，固定不动的部分叫定子，电动机工作时，转子在定子中飞快地转动。安装直流电动机模型时，线圈不转的原因主要有电路开路、磁铁无磁性和线圈处于平衡位置等几种情况。转速过小是因为电流小或磁性弱。区别电动机与发电机，要分清是运动产生电，还是通电后运动，从而确定电能与机械能的转化；装置方面一个有电源，一个没有电源，电动机是通电产生运动，所以有电源的是电动机，没电源的是发电机。




“来源：程序环卫工”

最近用到了低压大功率有刷直流电机， 需要调速控制， 时间紧急，来不及加速度反馈， 直接使用PWM开环控制了。  根据功率估算了电流大概在10A左右，没时间画电路板，于是淘宝 找了下集成驱动模块， 发现也就BTS7960 板桥芯片的模块合适，于是买了3个， 模块每个有2个 BTS7960， 组成一个H桥， 驱动一路电机， 需要2路。 由于之前没有实际驱动过H桥， 看来下几种驱动方式， 决定使用单桥臂 PWM调制 方法， 另一桥臂作为方向使用， 这种情况下只有一路桥臂需要PWM引脚，实际分配引脚方便些， 但是有个问题，控制方向的桥臂驱动高电平时，  pwm 桥臂侧最小时 输出低电平的话，其实是最大输出，  想到2种办法，一是更改输出极性， 二是 使用最大PWM值减去计算的pwm值作为 PWM输出， 不想再初始化定时器，于是采用 减pwm的方法写的。             H桥简图

       考虑 方向桥臂有可能使用   继电器 或 接触器代替， 切换方向时 关闭使能了一段时间，避免驱动电机过程中切换方向，引起电弧，产生浪涌电压，损坏器件。 另外需要注意 大功率电机 需要添加加减速控制逻辑， 加速过程会避免大电流冲击， 减速过程能再生制动。     代码如下：

typedef enum DIR_ENUM    // 方向枚举

{

    DirForward  = 0,   

    DirBackward = 1

}DirEnum;

/  定义了个 最小PWM: BASE_PWM_VAL,  pwm 映射到 百分比:   BASE_PWM_PERC ~ 100

//  0 不要映射, 做 停止PWM用

u16  percConv(u32 pwm)

{

    if(0 == pwm)     return 0;

    else                  return BASE_PWM_VAL + (pwm * (100 - BASE_PWM_PERC)) / 100;

}

        //  PCout(6)

// RUN_MOTR_EN     PAout(8)

// 最少10mS 调用一次, 换向时 30mS内 无pwm输出

void setLRPwm(u16 reaPwmL, u16 reaPwmR, DirEnum dirL, DirEnum dirR)

{

    static DirEnum lastDirL, lastDirR;

    static u8 reinL, reinR;            //    static u16 lastPwmL, lastPwmR;

    reaPwmL = percConv(reaPwmL);

    reaPwmR = percConv(reaPwmR);

                                   // check max pwm

    if(reaPwmL > MAX_PWM_VAL)  reaPwmL = MAX_PWM_VAL;

    if(reaPwmR > MAX_PWM_VAL)     reaPwmR = MAX_PWM_VAL;

    // 左或右 换向时, 重置 时间计数,  多少次内无PWM输出

    if(lastDirL != dirL)

    {

        reinL = 0;

        lastDirL = dirL;

    }

    if(lastDirR != dirR)

    {

        reinR = 0;

        lastDirR = dirR;

    }

    DIR_L = dirL;

    DIR_R = dirR;

    if(reinL < 4)      

        RUN_MOTL_EN = 0;

    else

    {

        if(DirForward == dirL)

        {

            TIM_SetCompare3(TIM4, reaPwmL);

        }else

            TIM_SetCompare3(TIM4, FULL_PWM_VAL - reaPwmL);

        if(0 == reaPwmL)    RUN_MOTL_EN = 0;

        else                            RUN_MOTL_EN = 1;

    }

   

    if(reinR < 3)      

        RUN_MOTR_EN = 0;

    else

    {

        if(DirForward == dirR)

        {

            TIM_SetCompare4(TIM4, reaPwmR);

        }else           

            TIM_SetCompare4(TIM4, FULL_PWM_VAL - reaPwmR);

        if(0 == reaPwmR)    RUN_MOTR_EN = 0;

        else                            RUN_MOTR_EN = 1;

    }                                        //    lastPwmL = reaPwmL;    lastPwmR = reaPwmR;

   

    reinL++;                    reinR++;

    if(reinL > 200)        reinL = 200;

    if(reinR > 200)        reinR = 200;

}

sxq0201

作为一名汽车工程师，对于直流电机和H桥驱动电路有着深入了解。H桥驱动是直流电机控制的核心部分，它通过控制电流的方向，实现对电机的正反转控制。该驱动模式需要保证一边的上下管不同时导通，避免短路。在实际应用中，要注意选择合适的元器件和参数，确保电机运行的稳定性和可靠性。同时，还需要对电路进行有效的散热和保护措施，以延长电机的使用寿命。

t007

以下是对该帖的回复：

针对所提及的直流有刷电机及其H桥驱动模式，我作为汽车工程师给出专业回复。直流有刷电机因其结构简单、操控便捷、成本低廉及优良的扁动和调速性能，广泛应用于各类动力器件。H桥作为直流电机的典型控制电路，由四个三极管组成，能有效地控制电机的转动方向和速度。在驱动模式中，为确保一边的上下驱动正常，需精确控制H桥中三极管的工作状态，确保电流顺畅流通并产生稳定的电磁转矩，从而驱动电机正常运作。关于更详细的驱动模式和电路细节，建议进一步查阅专业文献或咨询相关专家。

lixinfu

作为一名汽车工程师，对于直流电机和H桥驱动电路有着深入了解。H桥驱动是直流电机控制的核心部分，它通过控制电流的方向来控制电机的正反转。在驱动模式中，必须保证一边的上下两个晶体管不会同时导通，以避免短路。对于电机的高效控制，需要精准调整H桥的输入信号，以确保电机运行平稳，并减少能耗。同时，对于电机的保护和电路的可靠性也是至关重要的。在实际应用中，H桥驱动广泛应用于各种电机控制领域，包括汽车座椅调节等。

cengjili

针对您关于直流有刷电机及H桥驱动的简介，以下是我的专业回复：

一、直流有刷电机因其结构简单、操控便利、成本较低及良好的调速性能，被广泛应用于众多领域。电能转化为机械能的过程涉及电刷与换向器的交互作用。

二、关于H桥驱动，它是一种典型的直流电机控制电路。由四个三极管组成的H桥结构，能有效控制电机的正反转。驱动模式需确保电路的一边上下组件正常工作，以保证电流方向的正确控制，从而实现电机的稳定运转。具体的驱动细节和操作方式，需要根据实际应用环境和电机特性来设定。对于进一步的专业讨论和研究，欢迎进一步探讨与交流。

xiaocheng

尊敬的提问者，您好！关于直流有刷电机和H桥驱动的简介，我作为汽车工程师，深知其重要性。直流有刷电机因其结构简单、操控便捷、成本低廉及良好的调速性能，被广泛应用于各类动力器件中。H桥是直流电机的一种常见驱动电路，它通过控制四个三极管（形成H形状）来调控电机的正反转和速度。在实际应用中，为确保电机的一边上下驱动正常，需精确控制H桥电路中的功率器件，确保电流稳定并避免过热。此过程需结合电子技术和电机学知识，确保电机高效稳定运行。后续若还有其他问题或需要深入解析，欢迎继续提问。

laoxiang21

针对您关于汽车中直流有刷电机与H桥驱动的帖子，以下是我的专业回复：

一、直流有刷电机因其结构简洁、控制便利、成本较低及优良的转动与调速性能，被广泛应用于各类动力装置中。其工作原理为直流电源通过电刷和换向器供给电枢绕组，产生电枢电流，进而产生电磁转矩使电机工作。

二、H桥是直流电机的一种经典控制电路，由四个三极管构成，能有效控制电机的正反转和停止。为保证一边的上下驱动正常，应关注驱动电路的电压与电流匹配、电路的布局与走线以及三极管的选择与驱动能力，确保电机工作的稳定与可靠。

针对具体的应用场景和需求，还需要进一步设计和优化H桥驱动电路，确保电机的性能满足系统要求。

随风1

好的，以下是关于汽车电子技术中直流电机及H桥驱动的帖子回复：

一、直流电机简介

直流电机因其结构简单、操控便捷、成本较低及优良的扁动和调速性能，广泛应用于各类动力器件，从小型玩具到大型生产机械都能看到其身影。电能通过电刷和换向器进入电枢绕组产生电磁转矩使电机旋转带动负载。

二、H桥驱动简述

H桥是直流电机控制中的典型电路，由四个三极管构成，形状似字母H。它能控制电机的正反转和停止，实现电机的精准控制。驱动模式需确保一边的上下管交替导通，以驱动电机正常运转。合理的H桥驱动对电机的性能和使用寿命至关重要。为确保电机平稳运行，驱动设计应考虑电流保护、热管理和效率优化等多方面因素。

希望以上回复能对您有所帮助。如有更多问题，欢迎继续交流。

lidenghui

您好，针对您提供的关于汽车工程师中的电子技术——H桥驱动的内容，以下是专业的回复：

一、简介：
直流有刷电机因结构简单、操控便捷、成本低廉以及良好扁动和调速性能，广泛应用于各类动力器件。其工作原理为直流电源通过电刷和换向器产生电枢电流，与主磁场相互作用产生转矩使电机工作。

二、H桥驱动模式简述：
H桥是直流电机的重要控制电路，由四个三极管构成。在驱动模式下，必须保证一边的上下三极管不同时导通，以避免短路。通过控制三极管的导通与截止，实现电机的正反转以及调速功能。其结构巧妙，性能稳定，广泛应用于各类电机控制系统中。

以上是对您帖子的简单回复，如需更深入的技术探讨，请继续交流。