h橋電路工作原理,h橋電路圖詳解-KIA MOS管

h橋電路工作原理

H橋電路通過(guò)控制四個(gè)開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通組合，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載(如電機(jī)）電流方向的切換，從而改變其運(yùn)動(dòng)方向或輸出交流波形。

H橋電路由四個(gè)開(kāi)關(guān)器件（如MOSFET、IGBT等）組成，排列成“H”形結(jié)構(gòu)，負(fù)載（如電機(jī)）位于中間橫杠位置。四個(gè)開(kāi)關(guān)分為兩組對(duì)角對(duì)（Q1/Q4和Q2/Q3），通過(guò)控制它們的通斷組合實(shí)現(xiàn)電流方向切換。

關(guān)鍵元件：開(kāi)關(guān)器件（如功率MOSFETQ、IGBTQ）、續(xù)流二極管（防止反向電壓損壞電路）。

電源連接：上端接電源正極，下端接地，負(fù)載兩端分別連接左右開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)。

工作原理

1.正轉(zhuǎn)模式導(dǎo)通Q1和Q4時(shí)，電流路徑為：電源正極→Q1→負(fù)載→Q4→電源負(fù)極，驅(qū)動(dòng)負(fù)載（如電機(jī)）正向運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.反轉(zhuǎn)模式導(dǎo)通Q2和Q3時(shí)，電流反向流動(dòng)：電源正極→Q2→負(fù)載→Q3→電源負(fù)極，使負(fù)載反向運(yùn)動(dòng)。

3.逆變功能交替切換正反轉(zhuǎn)模式（如方波調(diào)制），可將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，配合濾波器可輸出正弦波。

h橋電路原理圖

如下所示，圖中間的導(dǎo)電路徑，R2 兩端的電壓等于 R4 兩端的電壓，R1 兩端的電壓等于 R3 處的電壓，與四個(gè)電阻的電阻值無(wú)關(guān)。

如果兩個(gè)分支之間沒(méi)有電橋，中點(diǎn)的電位取決于電阻值的比率。如果 R1 :R2 等于 R3 : R4 ，即使沒(méi)有電橋，電勢(shì)差也為零。

上臂PMOS與下臂NMOS

該橋電路由兩個(gè)P型場(chǎng)效應(yīng)管Q2和兩個(gè)N型場(chǎng)效應(yīng)管Q4組成，因此被稱為P-NMOS管H橋。這些場(chǎng)效應(yīng)管在橋臂上充當(dāng)開(kāi)關(guān)的角色，其中P型管在柵極電壓為低時(shí)導(dǎo)通，高時(shí)關(guān)閉；而N型管則在柵極電壓為高時(shí)導(dǎo)通，低時(shí)關(guān)閉。值得注意的是，場(chǎng)效應(yīng)管是一種電壓控制元件，其柵極電流幾乎為零。

當(dāng)按照特定方式連接電路并控制臂1置高電平（U=VCC）、控制臂2置低電平（U=0）時(shí)，Q1和Q4將關(guān)閉，而Q2和Q3則會(huì)導(dǎo)通。這將導(dǎo)致電機(jī)左端呈現(xiàn)低電平，右端則為高電平，從而使得電流沿箭頭方向流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)。

當(dāng)控制臂1置為低電平（U=0），而控制臂2置為高電平（U=VCC）時(shí)，Q2和Q3將關(guān)閉，而Q1和Q4則會(huì)導(dǎo)通。這一操作將導(dǎo)致電機(jī)左端呈現(xiàn)高電平，右端則為低電平，進(jìn)而使電流反向流動(dòng)，即實(shí)現(xiàn)電機(jī)的反轉(zhuǎn)。

當(dāng)控制臂1和控制臂2都處于低電平狀態(tài)時(shí)，Q1和Q2將導(dǎo)通，而Q3和Q4將關(guān)閉。這將導(dǎo)致電機(jī)兩端都呈現(xiàn)高電平，從而阻止電流流動(dòng)，電機(jī)因此不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。相反，當(dāng)控制臂1和控制臂2都處于高電平狀態(tài)時(shí)，Q1和Q2將關(guān)閉，而Q3和Q4將導(dǎo)通。這同樣會(huì)使電機(jī)兩端都呈現(xiàn)低電平，電機(jī)同樣不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。這種設(shè)計(jì)確保了無(wú)論控制臂的狀態(tài)如何（必須避免懸空狀態(tài)），H橋都不會(huì)出現(xiàn)“共態(tài)導(dǎo)通”的情況，從而避免了短路的可能性。

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