基于较大功率的直流电机H桥驱动电路方案

该电路采用NMOS场效应管作为功率输出器件，设计并实现了较大功率的直流电机H桥驱动电路，并对额定电压为24伏，额定电流为3.8A的25D60-24A直流电机进行闭环控制，电路的抗干扰能力强，在工业控制领域具有较强的适用性。许多半导体公司推出了直流电机专用驱动芯片，但这些芯片多数只适合小功率直流电机，对于大功率直流电机的驱动，其集成芯片价格昂贵。

在直流电机驱动电路的设计中，主要考虑一下几点：

1.功能：电机是单向还是双向转动？需不需要调速？对于单向的电机驱动，只要用一个大功率三极管或场效应管或继电器直接带动电机

即可，当电机需要双向转动时，可以使用由4个功率元件组成的H桥电路或者使用一个双刀双掷的继电器。如果不需要调速，只要使

用继电器即可；但如果需要调速，可以使用三极管，场效应管等开关元件实现PWM（脉冲宽度调制）调速。

2.性能：对于PWM调速的电机驱动电路，主要有以下性能指标。

1）输出电流和电压范围，它决定着电路能驱动多大功率的电机。

2）效率，高的效率不仅意味着节省电源，也会减少驱动电路的发热。要提高电路的效率，可以从保证功率器件的开关工作状态和防

止共态导通（H桥或推挽电路可能出现的一个问题，即两个功率器件同时导通使电源短路）入手。

3）对控制输入端的影响。功率电路对其输入端应有良好的信号隔离，防止有高电压大电流进入主控电路，这可以用高的输入阻抗或

光电耦合器实现隔离。

4）对电源的影响。共态导通可以引起电源电压的瞬间下降造成高频电源污染；大的电流可能导致地线电位浮动。

5）可靠性。电机驱动电路应该尽可能做到，无论加上何种控制信号，何种无源负载，电路都是安全的。H桥驱动电路：H桥式电机驱动电路包括4个三极管和一个电机，因其外形酷似字母‘H’，所以称作H桥驱动电路。



要使电机M运转，必须使对角线上的一对三极管导通。例如当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。电机顺时针转动。当三极管Q2和Q3导通时，电流将从右至左流过电机，驱动电机逆时针方向转动。



完整的晶体管H桥驱动电路，PWM1，PWM2，为电机方向控制输入端，PWM1=1，PWM2=0时正转，PWM=0，PWM2=1时电机反转。

PWM1，PWM2同时也是电机调速的脉宽输入端。



晶体管是最为廉价的控制方法，但在晶体管上有明显的压降，会产生功率的损耗，效率不高，适宜应用在低电压，小功率的场合。

下图是场效应管组成的H桥驱动电路，场效应管是效率最高的控制方式，但价格较高，通常应用在大功率电机驱动场合。



上面都是有分立元件构成的电路，实际使用中制作麻烦，故障率高。通常采用集成的H桥驱动芯片，集成度高，使用方便，可靠性高。如L9110，L298N，LMD18200，TA7257P、SN754410，MC33886等。