電源設計技術資訊網站

電源設計支援工具   English   简体中文   日本語   한국어

2022.03.30 馬達

使用H橋電路驅動有刷直流馬達:原理

有刷直流馬達

重點:

・H橋電路是用來改變有刷直流馬達連接狀態的電路。

・使用4個切換(電晶體)進行有刷直流馬達4種連接狀態的切換。

・有刷直流馬達的實際驅動電路由H橋電路和電壓控制電路組合構成。

從本文開始,我們將介紹如何使用H橋電路來驅動有刷直流馬達。在介紹具體的使用H橋電路來驅動有刷直流馬達的驅動方法之前,本文將介紹H橋電路的原理。

什麼是H橋電路?

基本上有刷直流馬達具有兩個電源端子,並且透過在這兩個端子上外加電壓來驅動馬達。兩個端子具有以下四種連接組合(僅此四種):

  ①兩個端子都不與任何地方連接。(當一個連接而另一個未連接時,同樣適用)
  ②將直流電源的(+)連接至一個端子,(-)連接至另一端子。
  ③將直流電源按照與②相反的極性連接至馬達。
  ④兩個端子之間相連接。

這四種狀態可以透過以下使用了四個切換的電路來實現。由於該電路的形狀類似於字母“H”,因此稱為“H橋電路”(也稱為“全橋電路”)。

①中電源端子未連接到任何地方的狀態,可以透過將SW1~SW4全部OFF來實現。

要實現②中將直流電源的(+)連接至一個端子,(-)連接至另一端子,需要將SW1和SW4接通(ON),將SW2和SW3斷開(OFF)。這樣馬達將按某個方向旋轉。

③的接法與②相反。將SW1和SW4關斷(OFF),將SW2和SW3接通(ON)。這樣馬達將按與②相反的方向旋轉。

④是電源端子之間的連接。當將SW1和SW3關斷(OFF)並且將SW2和SW4接通(ON)時,就處於端子之間相互連接的狀態。

實際的H橋電路範例

在上圖中,為了便於理解連接的組合方式而使用了切換,但是在實際的電子電路中,四個切換使用半導體功率電晶體。右圖所示的配置就是實際的H橋電路。在該電路中,電源的(+)側電晶體(Q1,Q3)使用的是P通道MOSFET,(-)側電晶體(Q2,Q4)使用的是N通道MOSFET。

實際的驅動電路配置範例

要改變有刷直流馬達的轉速,就需要改變外加到有刷直流馬達的電壓。為此,在電源和有刷直流馬達之間插入電壓控制電路,以直接或間接控制外加到有刷直流馬達的電壓。有兩種控制方法,一種是在(-)側直接連接有刷直流馬達,另一種是插入控制電路來同時控制(-)側。實際的驅動電路由可以改變連接狀態的H橋電路和電壓控制電路組成。

電源供應器晶片的技術資料 免費 下載