H橋功率驅(qū)動(dòng)原理與電路設(shè)計(jì)
驅(qū)動(dòng)信號(hào)在經(jīng)TL494的脈寬調(diào)制后，在直流電機(jī)控制中常用H橋電路作為驅(qū)動(dòng)器的功率驅(qū)動(dòng)電路。這種驅(qū)動(dòng)電路可方便地實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的四象限運(yùn)行，分別對(duì)應(yīng)正轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)制動(dòng)。由于功率MOSFET是壓控元件，具有輸入阻抗大、開關(guān)速度快、無二次擊穿現(xiàn)象等特點(diǎn)，滿足高速開關(guān)動(dòng)作需求，因此常用功率MOSFET構(gòu)成H橋電路的橋臂。H橋電路中的4個(gè)功率MOSFET分別采用N溝道型和P溝道型，而P溝道功率MOSFET一般不用于下橋臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)，上下橋臂分別用2個(gè)P溝道功率MOSFET和2個(gè)N溝道功率MOSFET。其電路圖如圖6所示。
圖中VCC為電機(jī)電源電壓，輸出端并聯(lián)一只小電容，用于降低感性元件電機(jī)產(chǎn)生的尖峰電壓。4個(gè)二極管為續(xù)流二極管，可為線圈繞組提供續(xù)流回路。當(dāng)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，驅(qū)動(dòng)電流通過主開關(guān)管流過電機(jī)。當(dāng)電機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)，轉(zhuǎn)子電流必須通過續(xù)流二極管流通，否則電機(jī)就會(huì)發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)甚至燒毀。US來自TL494的輸出， -US可通過對(duì)US反相獲得。當(dāng)US>0時(shí)，VT1和VT4導(dǎo)通，US<0時(shí)，VT2和VT3導(dǎo)通。
按照控制指令的不同情況，該功放電路及其所驅(qū)動(dòng)的直流伺服電機(jī)可以有以下四種工作狀態(tài)：
當(dāng)UI=0時(shí)，US的正負(fù)脈寬相等，直流分量為零，VT1和VT4的導(dǎo)通時(shí)間和VT2和VT3導(dǎo)通時(shí)間相等，通過電樞繞組中的平均電流為零，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)。
當(dāng)UI>0時(shí)，US的正脈寬大于負(fù)脈寬，直流分量大于零，VT1和VT4的導(dǎo)通時(shí)間大于VT2和VT3導(dǎo)通時(shí)間，通過電樞繞組中的平均電流大于零，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，且隨著UI增加，轉(zhuǎn)速增加。
當(dāng)UI<0時(shí)，US的直流分量小于零，VT1和VT4的導(dǎo)通時(shí)間小于VT2和VT3導(dǎo)通時(shí)間，通過電樞繞組中的平均電流小于零，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，且反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速隨著UI的減小而增加。
當(dāng)UI≤UTPP/2或UI≤-UTPP/2時(shí)，US為正或負(fù)的直流信號(hào)，VT1和VT4于或VT2和VT3始終導(dǎo)通，電機(jī)在最高轉(zhuǎn)速下正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。
總結(jié)
直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)是以TL494為核心，構(gòu)成H橋雙極式PWM直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，較好地實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)的速度控制，并具有高精度、響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。從實(shí)際應(yīng)用看，TL494用于直流電機(jī)的PWM調(diào)速，不僅性能優(yōu)良，成本也不高，具有很大實(shí)用和研究?jī)r(jià)值。
