H桥电路驱动有刷直流电机的原理

一路上

前文给大家介绍过 有刷电机单开关和半桥电路驱动 ，下面介绍如何使用H桥电路来驱动有刷直流电机。在介绍具体的使用H桥电路来驱动有刷直流电机的驱动方法之前，本文将介绍H桥电路的原理。

什么是H桥电路？

基本上有刷直流电机具有两个电源端子，并且通过在这两个端子上施加电压来驱动电机。两个端子具有以下四种连接组合（仅此四种）：

①两个端子都不与任何地方连接。（当一个连接而另一个未连接时，同样适用）
②将直流电源的（+）连接至一个端子，（-）连接至另一端子。
③将直流电源按照与②相反的极性连接至电机。
④两个端子之间相连接。

这四种状态可以通过以下使用了四个开关的电路来实现。由于该电路的形状类似于字母“H”，因此称为“H桥电路”（也称为“全桥电路”）。

①中电源端子未连接到任何地方的状态，可以通过将SW1～SW4全部OFF来实现。

②中将直流电源的（+）连接至一个端子，（-）连接至另一端子，需要将SW1和SW4接通（ON），将SW2和SW3断开（OFF）。这样电机将按某个方向旋转。

③的接法与②相反。将SW1和SW4关断（OFF），将SW2和SW3接通（ON）。这样电机将按与②相反的方向旋转。

④是电源端子之间的连接。当将SW1和SW3关断（OFF）并且将SW2和SW4接通（ON）时，就处于端子之间相互连接的状态。

有刷直流电机 更改连接用的电路实际的H桥电路示例

在上图中，为了便于理解连接的组合方式而使用了开关，但是在实际的电子电路中，四个开关使用半导体功率晶体管。右图所示的配置就是实际的H桥电路。在该电路中，电源的（+）侧晶体管（Q1，Q3）使用的是P通道MOSFET，（-）侧晶体管（Q2，Q4）使用的是N通道MOSFET。

实际的驱动电路配置示例

要改变有刷直流电机的转速，就需要改变施加到有刷直流电机的电压。为此，在电源和有刷直流电机之间插入电压控制电路，以直接或间接控制施加到有刷直流电机的电压。有两种控制方法，一种是在（-）侧直接连接有刷直流电机，另一种是插入控制电路来同时控制（-）侧。实际的驱动电路由可以改变连接状态的H桥电路和电压控制电路组成。