MCU驱动H桥以电源永磁直流电机

文章：Luca Bruno

驱动低于中功率永磁直流电电机的传统方法包括在H桥配置中使用四个MOSFET或双极晶体管。例如，在图1，电机在收集器对C之间连接₁和C.₂和C._3.和C._4.。打开对角线相反的晶体管对Q₁问：_3.或Q.₂问：_4.使电流通过电机，允许逆转其旋转方向。然而，该方法要求四个晶体管中的每一个接收其自己的控制输入。根据电机的电压要求，上两个驱动信号可能需要电气隔离或电平移位器电路以匹配微控制器的输出电压限制。

*图1：一对触发器配置为Monoshot和一个拨动触发器去抖动简单，便宜的按钮开关。*

本文介绍了仅驱动H Bridge的两个低侧开关晶体管的替代电路。在标准双极晶体管H桥用于双向电机控制，Q₁和q_4.基地连接到q_3.和q₂通过电阻器r的收藏家_3.和R._4.（图2）。输入V._在一个和V._in每个控制一对开关。什么时候问₂打开，电阻r_4.和二极管D._6.拉Q._4.基本低，饱和Q_4.并通过电机和Q拉动电流₂。同样，打开Q_3.拉Q.₁进入饱和并在相反方向上驱动电动机。二极管D._5.确保Q.₁q时仍然关闭_4.进行，而D_6.对Q执行相同的函数_4.什么时候问₁进行。电阻器R.₁，R.₂，R._7.和r._8.提高其相关晶体管的开关速度，以及电阻器r_5.和R._6.将微控制器的5V高逻辑电平输出限制底电流漏极到大约15到20 mA。电阻器R._3.和R._4.设置Q.₁和q_4.'饱和基础电流。它们的值取决于电动机电压和Q.₁和q_4.根据以下等式的直流电流增益：r_3.= R._4.≤[[V._CC.-V._是（开）（Q._4.）-V._F（D._6.）-V._CE（SAT）（Q.₂）]/[（一世_发动机）/H_Fe（min）（Q._4.）]。为获得最佳性能，请选择具有低收集器 - 发射极饱和电压的双极连接晶体管，V_CE（SAT）和高值的直流增益，h_Fe.。目前可用的中型电源晶体管竞争赢通过在MI的组合中提供这些特征，与MOSFET一起尼斯收集器 - 功耗耗散，需要很少的基地驱动器。

*图2：痕迹1是IC1时钟上的电压，迹线2是IC1的输出，迹线3是电容器C1上的电压，迹线4是IC2的输出。*

如半导体的NSS40200LT1G PNP和NST489AMT1 NPN双极晶体管的离散设备在电路中运行良好图1。有关更紧凑的实现，您可以选择集成的H桥，例如Zetex的Zetex的Zetex Zetex的Zetex ZETEX的ZETEX ZETEX的电源电压，高达40V的电源电压，具有2A连续和6A峰值脉冲集电额等级。它在收集器电流下最低500的最小电流增益，i_C，100 mA可以减少到150_C2a。在Q中最坏情况下的2A型电流₂问：_3.，实现0.35V或更小的饱和电压需要13至20mA的基极电流。幸运的是，许多微控制器的输出可以源或下沉到25 mA，因此独立于电机电源电压直接驱动H桥。为了进一步减少驱动电流或使用标准CMOS或TTL IC作为驱动源，可以缓冲Q₂和q_3.具有小信号晶体管逆变器的输入。作为一种选择，您可以在Q的发射器之间连接分数-欧姆电阻₂问：_3.和地面。这种方法可以提供类似物与电动机电流成比例的电压，允许微控制器检测停滞或过载电机。

本文是由编辑选择重新发布的设计理念。它于2007年3月15日在edn.com发表。