H桥与直流电机驱动电路详解

简介：
本文深入剖析了H桥电路的工作原理及其在直流电机控制中的应用，详细讲解了如何通过H桥实现电机正反转和调速。 电动小车的性能很大程度上依赖于电池系统与电机驱动系统的优劣。通常情况下，其驱动系统由控制器、功率变换器以及电动机三大部分构成。为了实现高效运行，该系统需要具备高转矩重量比、宽调速范围和高度可靠性等特性，并且必须能够适应电源输出的变化以确保在尽可能广泛的范围内保持高效的性能表现。 本段落将重点介绍直流电机的驱动与控制技术。我们所使用的电机主要包括永磁直流电机、伺服电机及步进电机三种类型，其中尤以直流电机为常见选择，因其具备良好的控制特性和易于实现的直流电源供应系统。 1. H型桥式驱动电路 H型全桥式电路是应用最为广泛的直流电动机驱动方案之一。它能够轻松地支持四象限操作模式（正转、正向制动、反转及反向制动）。其基本工作原理如图所示： 在此类电路设计中，四个开关管均处于斩波状态运行；其中S1和S2为一组，并且与另一组的S3以及S4互补。当第一组中的两个开关（即S1和S2）闭合时，则第二组内的两个开关（即S3及S4）必须断开，反之亦然。 具体而言，在正向运行或制动状态下，若使能信号激活了位于上方的两对管子(S1、S2)，那么下方的一对则会关闭(S3和S4)；此时电机两端将获得一个正极性电压供给。而在反向操作模式下，则是相反的过程：当启用底部开关时（即允许S3、S4闭合），顶部的两个开关保持断开状态，从而在电动机上施加了负方向偏置电压以实现相应的运动或制动效果。