【圖文詳解】三種H橋驅(qū)動(dòng)方式-KIA MOS管

三種H橋驅(qū)動(dòng)方式

1、受限單極驅(qū)動(dòng)

（高端驅(qū)動(dòng)）負(fù)載與GND相連。

即H橋的上半橋臂用PWM控制，而下半橋臂常開(kāi)。

T0時(shí)刻Q1接PWM，Q2、Q3關(guān)閉，Q4常開(kāi)。Q1不能立即導(dǎo)通，D1導(dǎo)通短時(shí)間續(xù)流，電流I增大，電壓為U。t1時(shí)刻，Q1關(guān)斷，且不能立即關(guān)斷，D1導(dǎo)通短時(shí)間續(xù)流，之后D2導(dǎo)通續(xù)流。

t2時(shí)刻之后，Q3輸入PWM控制，Q1、Q4關(guān)，Q2常開(kāi)。Q3不能立即導(dǎo)通，D3導(dǎo)通續(xù)流，電流反向增大，電壓為-U，t3時(shí)刻Q3關(guān)閉，且不能立即關(guān)閉，D3導(dǎo)通短時(shí)間續(xù)流，D4導(dǎo)通續(xù)流。

（低端驅(qū)動(dòng)）負(fù)載于電源正極相連。

即上半橋臂導(dǎo)通，下半橋臂用PWM控制，相當(dāng)于負(fù)載于電源正極相連。

低端驅(qū)動(dòng)導(dǎo)通類(lèi)似于高端驅(qū)動(dòng)，不同的是下管關(guān)閉時(shí)續(xù)流環(huán)變成上橋臂與負(fù)載。

優(yōu)點(diǎn)：控制方式簡(jiǎn)單。

缺點(diǎn)：不能剎車(chē)

（借助這 4 個(gè)開(kāi)關(guān)還可以產(chǎn)生電機(jī)的另外 2 個(gè)工作狀態(tài)：

A) 剎車(chē) —— 將Q2 、Q4開(kāi)關(guān)(或Q1、Q3)接通，則電機(jī)慣性轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的電勢(shì)將被短路，形成阻礙運(yùn)動(dòng)的反電勢(shì)，形成“剎車(chē)”作用。

B) 惰行 —— 4個(gè)開(kāi)關(guān)全部斷開(kāi)，則電機(jī)慣性所產(chǎn)生的電勢(shì)將無(wú)法形成電路，從而也就不會(huì)產(chǎn)生阻礙運(yùn)動(dòng)的反電勢(shì)，電機(jī)將慣性轉(zhuǎn)動(dòng)較長(zhǎng)時(shí)間。）

不能能耗制動(dòng)，在負(fù)載超過(guò)設(shè)定速度時(shí)不能提供反向力矩。調(diào)速靜差大，調(diào)速性能很差，穩(wěn)定性也不好。

2、單極驅(qū)動(dòng)

即對(duì)H橋一側(cè)的半橋輸入高級(jí)定時(shí)器產(chǎn)生的互補(bǔ)PWM控制

(高端驅(qū)動(dòng))即上橋臂輸入PWM控制，除PWMN控制的下橋臂的另一下橋臂常開(kāi)。相當(dāng)于負(fù)載與GND相連。

t0時(shí)刻Q1、Q4導(dǎo)通，電流I增加電壓為U，t1時(shí)刻Q1截止，Q2導(dǎo)通，電流I減小，電壓為電機(jī)產(chǎn)生的小負(fù)電壓，此時(shí)Q2、Q4形成通道續(xù)流。

（此時(shí)mos做續(xù)流通道有兩個(gè)好處

1.mos導(dǎo)通壓降低比二極管發(fā)熱少，效率更高

2.二極管不能產(chǎn)生反向電流，而mos管可以通過(guò)反向電流）

(低端驅(qū)動(dòng))即下橋臂輸入PWM控制，除PWMN控制的上橋臂的另一上橋臂常開(kāi)。相當(dāng)于負(fù)載與電源正極相連。

與單極高端驅(qū)動(dòng)模式相似，只是把PWM的控制信號(hào)換到了下半橋，把常開(kāi)的橋臂換到了上半橋，相當(dāng)于把電機(jī)負(fù)載與電源正極相連。與高端驅(qū)動(dòng)不同的是，低端驅(qū)動(dòng)在PWM控制橋臂關(guān)閉時(shí)，電路的續(xù)流通道換為上橋臂導(dǎo)通續(xù)流。即Q1和Q3導(dǎo)通續(xù)流。

單極驅(qū)動(dòng)模式

優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)?dòng)快，能加速，剎車(chē)，能耗制動(dòng)，能量反饋，調(diào)速性能不如雙極模式好，但是相差不多，電機(jī)特性也比較好。如果接成H橋模式，也能實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)。

在負(fù)載超速時(shí)也能提供反向力矩。

缺點(diǎn)：剎車(chē)時(shí)，不能減速到0，速度接近0速度時(shí)沒(méi)有制動(dòng)力。不能突然倒轉(zhuǎn)。動(dòng)態(tài)性能不好，調(diào)速靜差稍大。

剎車(chē)：電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)在PWM關(guān)斷時(shí)間伏秒數(shù)會(huì)大于電源電壓在PWM開(kāi)通時(shí)間加在電機(jī)上的伏秒數(shù)，即電機(jī)會(huì)產(chǎn)生反向電流，使電機(jī)產(chǎn)生反向力矩，如果這個(gè)力矩大的話，電機(jī)就可以剎車(chē)。反向電流還可以在PWM開(kāi)通時(shí)反饋回母線電容和電池中，做到能量回饋，如果電池為二次電池，能量反饋是有好處的。

在控制PWM占空比時(shí)，占空比變大電機(jī)加速，占空比減小，速度減小。如果占空比在瞬間減小電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)伏秒值會(huì)很大，產(chǎn)生剎車(chē)的效果，如果占空比突然減小到零，相當(dāng)于把電機(jī)短路，即把電機(jī)直接短路。這是急剎車(chē)，會(huì)對(duì)電機(jī)，mos管有損傷。

3、雙極模式

電樞電壓極性是正負(fù)交替的。需要兩組互補(bǔ)PWM同時(shí)對(duì)4個(gè)MOS管進(jìn)行控制。

其中Q1和Q2是一組互補(bǔ)PWM，Q3和Q4是另一組互補(bǔ)PWM。

t0時(shí)刻Q1和Q4導(dǎo)通，t1時(shí)刻，Q3和Q4反向，因?yàn)镼3不能立即導(dǎo)通且感性負(fù)載電流方向不能突變所以D3導(dǎo)通續(xù)流。

t2時(shí)刻Q1和Q2反向，Q2、Q3、負(fù)載和母線電容續(xù)流，t3時(shí)刻，負(fù)載電流過(guò)零，Q2、Q3、負(fù)載和母線電容電流反向。

t4時(shí)刻Q3、Q4反向Q4不能立即導(dǎo)通，D4導(dǎo)通續(xù)流，t5時(shí)刻Q1、Q2反向。

下圖為全過(guò)程的電流，電壓圖：

優(yōu)點(diǎn)：能正反轉(zhuǎn)運(yùn)行，啟動(dòng)快，調(diào)速精度高，動(dòng)態(tài)性能好，調(diào)速靜差小，調(diào)速范圍大，能加速，減速，剎車(chē)，倒轉(zhuǎn)，能在負(fù)載超過(guò)設(shè)定速度時(shí)提供反向力矩，能克服電機(jī)軸承的靜態(tài)摩擦力，產(chǎn)生非常低的轉(zhuǎn)速。

缺點(diǎn)：控制電機(jī)復(fù)雜，在工作期間，4個(gè)MOS管都處于開(kāi)關(guān)狀態(tài)，功耗大。

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