【圖文詳解】三種H橋驅(qū)動方式-KIA MOS管

三種H橋驅(qū)動方式

1、受限單極驅(qū)動

（高端驅(qū)動）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。

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

t2時刻之后，Q3輸入PWM控制，Q1、Q4關(guān)，Q2常開。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時刻Q3關(guān)閉，且不能立即關(guān)閉，D3導(dǎo)通短時間續(xù)流，D4導(dǎo)通續(xù)流。

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

優(yōu)點(diǎn)：控制方式簡單。

缺點(diǎn)：不能剎車

（借助這 4 個開關(guān)還可以產(chǎn)生電機(jī)的另外 2 個工作狀態(tài)：

A) 剎車 —— 將Q2 、Q4開關(guān)(或Q1、Q3)接通，則電機(jī)慣性轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的電勢將被短路，形成阻礙運(yùn)動的反電勢，形成“剎車”作用。

B) 惰行 —— 4個開關(guān)全部斷開，則電機(jī)慣性所產(chǎn)生的電勢將無法形成電路，從而也就不會產(chǎn)生阻礙運(yùn)動的反電勢，電機(jī)將慣性轉(zhuǎn)動較長時間。）

不能能耗制動，在負(fù)載超過設(shè)定速度時不能提供反向力矩。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

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

(高端驅(qū)動)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。相當(dāng)于負(fù)載與GND相連。

t0時刻Q1、Q4導(dǎo)通，電流I增加電壓為U，t1時刻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Q2、Q4形成通道續(xù)流。

（此時mos做續(xù)流通道有兩個好處

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管可以通過反向電流）

(低端驅(qū)動)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。相當(dāng)于負(fù)載與電源正極相連。

與單極高端驅(qū)動模式相似，只是把PWM的控制信號換到了下半橋，把常開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)動不同的是，低端驅(qū)動在PWM控制橋臂關(guān)閉時，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)動模式

優(yōu)點(diǎn)：啟動快，能加速，剎車，能耗制動，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，也能實現(xiàn)反轉(zhuǎn)。

在負(fù)載超速時也能提供反向力矩。

缺點(diǎn)：剎車時，不能減速到0，速度接近0速度時沒有制動力。不能突然倒轉(zhuǎn)。動態(tài)性能不好，調(diào)速靜差稍大。

剎車：電機(jī)反電動勢在PWM關(guān)斷時間伏秒數(shù)會大于電源電壓在PWM開通時間加在電機(jī)上的伏秒數(shù)，即電機(jī)會產(chǎn)生反向電流，使電機(jī)產(chǎn)生反向力矩，如果這個力矩大的話，電機(jī)就可以剎車。反向電流還可以在PWM開通時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，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)反電動勢伏秒值會很大，產(chǎn)生剎車的效果，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，會對電機(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同時對4個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時刻Q1和Q4導(dǎo)通，t1時刻，Q3和Q4反向，因為Q3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時刻Q1和Q2反向，Q2、Q3、負(fù)載和母線電容續(xù)流，t3時刻，負(fù)載電流過零，Q2、Q3、負(fù)載和母線電容電流反向。

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

下圖為全過程的電流，電壓圖：

優(yōu)點(diǎn)：能正反轉(zhuǎn)運(yùn)行，啟動快，調(diào)速精度高，動態(tài)性能好，調(diào)速靜差小，調(diào)速范圍大，能加速，減速，剎車，倒轉(zhuǎn)，能在負(fù)載超過設(shè)定速度時提供反向力矩，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MOS管都處于開關(guān)狀態(tài)，功耗大。

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