H桥驱动电路原理图及使能控制和方向逻辑_电动机控制电路图讲解

电路得名于“H桥驱动电路”是因为它的形状酷似字母H。4个三极管组成H的4条垂直腿，而电机就是H中的横杠。

一、H桥驱动电路

图1中所示为一个典型的直流电机控制电路。电路得名于“H桥驱动电路”是因为它的形状酷似字母H。4个三极管组成H的4条垂直腿，而电机就是H中的横杠（注意：图1及随后的两个图都只是示意图，而不是完整的电路图，其中三极管的驱动电路没有画出来）。

如图所示，H桥式电机驱动电路包括4个三极管和一个电机。要使电机运转，必须导通对角线上的一对三极管。根据不同三极管对的导通情况，电流可能会从左至右或从右至左流过电机，从而控制电机的转向。

要使电机运转，必须使对角线上的一对三极管导通。例如，如图2所示，当Q1管和Q4管导通时，电流就从电源正极经Q1从左至右穿过电机，然后再经Q4回到电源负极。按图中电流箭头所示，该流向的电流将驱动电机顺时针转动。当三极管Q1和Q4导通时，电流将从左至右流过电机，从而驱动电机按特定方向转动（电机周围的箭头指示为顺时针方向）。

图3所示为另一对三极管Q2和Q3导通的情况，电流将从右至左流过电机。当三极管Q2和Q3导通时，电流将从右至左流过电机，从而驱动电机沿另一方向转动（电机周围的箭头表示为逆时针方向）。

二、使能控制和方向逻辑

驱动电机时，保证H桥上两个同侧的三极管不会同时导通非常重要。如果三极管Q1和Q2同时导通，那么电流就会从正极穿过两个三极管直接回到负极。此时，电路中除了三极管外没有其他任何负载，因此电路上的电流就可能达到最大值（该电流仅受电源性能限制），甚至烧坏三极管。基于上述原因，在实际驱动电路中通常要用硬件电路方便地控制三极管的开关。

改进电路在基本H桥电路的基础上增加了4个与门和2个非门。4个与门同一个“使能”导通信号相接，这样，用这一个信号就能控制整个电路的开关。而2个非门通过提供一种方向输人，可以保证任何时候在H桥的同侧腿上都只有一个三极管能导通。（与本节前面的示意图一样，图4所示也不是一个完整的电路图，特别是图中与门和三极管直接连接是不能正常工作的。）

采用以上方法，电机的运转就只需要用三个信号控制：两个方向信号和一个使能信号。如果DIR-L信号为0，DIR-R信号为1，并且使能信号是1，那么三极管Q1和Q4导通，电流从左至右流经电机（如图5所示）;如果DIR-L信号变为1，而DIR-R信号变为0，那么Q2和Q3将导通，电流则反向流过电机。

实际使用的时候，用分立元件制作H桥是很麻烦的，好在现在市面上有很多封装好的H桥集成电路，接上电源、电机和控制信号就可以使用了，在额定的电压和电流内使用非常方便可靠。比如常用的L293D、L298N、TA7257P、SN754410等。

附两张分立元件的H桥驱动电路：

对于高速数字电路而言，虽然电压还是重点关注对象，但是其设计方法和射频电路的设计方法相近，也需要考虑阻抗阻抗匹配，因为反射电压的存在会导致额外的误码率。

射频电路：

1.关注阻抗匹配或功率，这是设计中最为关键的两个参数，其他中间参数都可以由功率和阻抗来确定;

2.关注频率响应，通常在频域内进行分析，因为对于射频电路模块而言，带宽范围很重要;

3.喜欢用网络分析仪、频谱分析哎仪或噪声测试仪等进行测试，这些仪器输入/输出阻抗低，一般都是50欧，往往会对电路产生影响，因此需要在阻抗匹配条件下进行测量;

4.通常，射频模块的输入/输出阻抗很低，典型值为50欧，较低的阻抗有利于将功率传送到某个模块或者部分电路，因为对于给定的功率P，由P=V2/Z知V2正比于Z，阻抗低的话，也就是说可以用较低的电压传送相同的功率;

5.射频模块优先选择更大的漏极电流，这对于给定的电压更有利于功率的传输

6.通信系统中，对于接收机，射频信号在解调前，需要进行功率变换，一般而言，解调器输入端的射频信号功率与噪声功率之比要大于10dB;对于发射机，调制器后面的已调载波需要进行功率放大并传送到天线，足够大的功率以便传输到更远的接收机。

数字电路：

1.关注电压或者电流，不关心阻抗匹配;

2.关注波形或者眼图;　　

3.喜欢在时域内进行分析，对于数字电路性能而言，响应速度很重要;　　

4.测试仪器喜欢用示波器，可以直观说明数字电路性能，其探头是高阻抗的传感器，当探针接触到电路节点并不对电路产生干扰;　

5.数字电路输入/输出阻抗很高，这有利于电路模块的电压摆幅，对于给定的电流，较高的阻抗有较大的电压摆幅，这样就可以进行开关动作了;　　

6.通信系统中，只要求电压进行数字信号处理或转换，并不要求进行功率转换。　

引起以上矛盾和差别的关键在于实际的电路中存在电压反射和功率反射，因此对于电路中的功率传输或功率处理，阻抗匹配显得很重要！以上是射频和数字电路最主要的差别，当然还存在其他差别，比如同一作用，在不同系统中，专业术语不一样，或者是常用的单位也有差别等等。另外，对于高速数字电路而言，虽然还是关注电压，但是其设计方法和射频电路的设计方法相近，也需要考虑阻抗阻抗匹配，因为反射电压的存在会导致额外的误码率。还有电路布局/布线、交流接地或隔离等都要像射频电路一样对待。