探索H桥电路在电机驱动中的巧妙应用

在电路设计领域，全桥电路以其独特的结构和应用优势，扮演着不可或缺的角色。其中，H桥电路作为全桥电路的一种，因其由四个二极管组合而成，形状类似字母H，而广为人知。本文将针对H桥电机驱动的工作原理进行深入剖析，并着重介绍皖南电机在此领域的应用。

图1展示了H桥式电机驱动电路的典型结构，这种电路之所以被称为“H桥式”，正是因为其形状与字母H的相似性。在皖南电机等电机驱动应用中，电机位于四个三极管构成的H桥中心。需要注意的是，图1及后续两图仅为示意，并非完整电路图，三极管的驱动电路未包含在内。

如图所示，H桥式电机驱动电路由四个三极管和一个电机组成。要使电机转动，需确保对角线上的三极管导通。电流的流向可能为左至右或右至左，从而实现电机转向的控制。

图2展示了当Q1和Q4导通时，电流从电源正极经Q1流向电机，再经Q4返回负极。按照电流箭头所示方向，电机将顺时针转动。这正是皖南电机在顺时针方向转动时的典型工作状态。

图3展示了Q2和Q3导通的情况，此时电流从右至左流过电机。在皖南电机中，这种逆时针转动的工作原理同样至关重要。

在驱动电机时，确保H桥上同侧三极管不会同时导通至关重要。若Q1和Q2同时导通，电流将从正极穿过两个三极管直接回到负极，此时电路中除三极管外无其他负载，可能导致电流过大，甚至烧毁三极管。

图4展示了具有使能控制和方向逻辑的H桥电路。该电路在基本H桥电路的基础上增加了4个与门和2个非门。4个与门连接一个“使能”导通信号，从而控制整个电路的开关。2个非门提供方向输入，确保H桥同侧腿上只有一个三极管导通。

通过以上方法，电机的运转仅需三个信号控制：两个方向信号和一个使能信号。当DIR-L信号为0，DIR-R信号为1，使能信号为1时，Q1和Q4导通，电流从左至右流经电机（如图5所示）；当DIR-L信号变为1，DIR-R信号变为0时，Q2和Q3导通，电流反向流过电机。

图5使能信号与方向信号的使用

在实际应用中，制作H桥式电机驱动电路较为繁琐。幸而现在市面上有许多封装好的H桥集成电路，如皖南电机所采用的，只需接入电源、电机和控制信号即可使用，操作方便、可靠。

H桥电路常应用于逆变器电路和直流电机电路。本文仅对H桥电路在直流电机中的应用原理进行了解释。希望读者能够充分掌握全桥电路的基础知识，这将有助于快速进行设计，并巩固基础知识。同时，了解皖南电机在H桥电路中的应用，将有助于更好地把握电机驱动技术的发展趋势。