H橋電機驅動原理與應用

我們首先來看馬達是如何轉動的呢？舉個例子：你手裡拿著一節電池，用導線將馬達和電池兩端對接，馬達就轉動了；然後如果你把電池極性反過來會怎麼樣呢？沒有錯，馬達也反著轉了。

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晶元(mcu)。你又如何控制馬達的呢？首先，你手上有乙個固態的狀態開關——乙個電晶體——來控制馬達的開關。

電路連線好後，你可以用乙個邏輯輸出的訊號來控制馬達了。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。

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。

問題來了：如果我們要同時需要馬達能夠正轉好反轉，怎麼辦？難道每次都要把馬達的連線反過來接？

我們先來看另乙個概念：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。

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乙個字幕h的樣式。下圖就是乙個用繼電器連線成的h橋電路。

處於「高」位置的繼電器是控制電源流入的方向，稱之為「源」電路；處於「低」位置的繼電器是控制電源流入地的方向，稱之為「漏」電路。

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）。此時各個埠的邏輯值為a-1、b-0、c-0、d-1.

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。

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.

半導體h橋：現在我們來討論使用場效電晶體連線的h橋。

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體了，不過還是要在控制管兩端接。下圖是電路圖。

在圖上我們看到電晶體代替了繼電器。在高位的電晶體必須是pnp型三極體或者p溝道場效電晶體；低位的電晶體必須是npn型三極體或者n溝道型場效電晶體。

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於發電狀態，同位的電路接通，相當於將馬達的兩端「短接」，那麼馬達會因為短路而相當與接了乙個無限大功率的電爐即乙個很大的負載，所以馬達就會產生「電」制動；當你把馬達兩端懸空後，它就恢復自由了。

為了以避免馬達的反電動勢的危害，我們仍然需要在電晶體兩端接二極體，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，這樣對電晶體和電路會有很大的影響甚至燒毀零件。

半導體電晶體本身有導通電阻，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。

mosfets（金屬氧化物半導體場效應電晶體），這裡簡稱mos管，由於結構和原理的不同，導通電阻遠比普通三極體低，允許流過更大的電流。而且mos管都內建有反向二極體來保護管子本身。所以採用mos管連線h橋不但效率可以提高，電路也可以簡化。

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。

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，讓你的電晶體變成一枚小炸彈。下面我們介紹一些h橋的積體電路，這樣我們可以更容易更安全的使用h橋。

常用h橋積體電路

概要本電路實驗主要使用一片l298加上1000微法電容和12個二極體。目的是製作乙個可攜式的兩路馬達驅動電路，提供微處理器控制介面。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介面說明和元件引線說明。

電路板電路圖

pcb印刷圖

英文原文：h-bridge電機驅動原理及範例（英文）

H橋電機驅動原理與應用

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場效電晶體電機驅動 MOS管H橋原理

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