一、 項目名稱：《直流電機驅動器設計》

二、 原理圖設計第二部分

大家好，上次的電路設計中還有實現直流電機正反轉的電路沒有完成，今天 我們一起來完善下這部分電路

首先，根據我們之前的項目需求分析，從電機的參數情況，我們選擇了 B772 （PNP 型功率三極管）和 D882（NPN 型功率三極管），基于這兩種三極管型號， 搭建 H 橋模塊電路

在 H 橋模塊電路中，上橋使用 B772，下橋采用 D882，組成的 H 橋示意圖如 下圖所示：

這個 H 橋的工作原理是什么樣呢？我們可以一起來分析一下。首先， 我們假設圖中的電機繞組中的電流由電機的1腳流向2腳，電流流向如下圖所示：

電機繞組中流過的電流是從哪里來的呢？也就是我們要考慮此時的源 是誰？源是不是圖中的+5V 電壓源啊？源有了，需要確定回路，回路是不是要從 源的正極出發(fā)，回到源的負極??？然后圖中示意的電流回路要形成，圖中的 Q1 和 Q8 兩個三極管就需要導通了，這樣才能形成完整的電流回路

為了更好的描述此時的電流回路，我們+5V 源使用一個 Vbus 電容來表示，此 時電流的回路我們可以表示如下：

好了，這個電流回路是沒問題的，我們說我們的驅動板支持正反轉控制，那 么在切換方向前，需要將之前開通的三極管給關閉，狀態(tài)如下圖所示:

這個時候我們來看啊，上一個狀態(tài)時對電機繞組進行充電了，如果我們把 H 橋中的四個管子都關閉，那么電機繞組中的沒有地方流動了，也就是說此時能量 沒有泄放回路了，假設我們把電機繞組看成電感的話，那么此時也就是電感斷路 了，是不是會對開關三極管造成損傷?。?/span>

因此在我們的這個電路中就需要增加當所有管子都關閉時的繞組續(xù)流回路， 增加續(xù)流回路的話，我們可以在功率三極管的 CE 之間并聯(lián)二極管即可，如下圖 所示:

然后，此時我們再來分析續(xù)流回路，繞組續(xù)流時，所有管子都關閉了，但是 繞組的電流方向不變，此時的源我們需要搞清楚，源應該變成了電機繞組，然后 從電機的 2 腳出發(fā)，然后回到電機的 1 腳，此時的續(xù)流回路如下圖所示:

這樣電機繞組的續(xù)流回路就建立起來了，接下來就可以開通管子 Q2 和 Q7 了來讓電機往另一個方向進行轉動了。那么關于另一個方向的分析，這里就不再 贅述了，跟我們上面分析的方法一致，大家可以自行分析

上面是給大家講解了下 H 橋控制的原理，對于 H 橋中的三極管要進行導通，
我們就需要給四個管子分別設計相應的驅動電路了

因為我們是使用單片機控制，控制的方式為上橋電平控制，下橋 PWM 控制， 而對于 B772 和 D882 三極管，當它們的 CE 需要比較大的電流時，例如 2A 的電 流，則相應的 IB 驅動電流也需要增大，具體是多大呢？我們可以查看下 B772 和 D882 的數據手冊：

大家可以看到，上圖為 VCE 和 IC 的關系，從圖中，我們也可以看出當 IB 比 較小時，IC 的電流也相應的小，如果 IC 要能達到 2A，那么則需要的 IB 驅動電流 就需要 10mA 以上

而我們單片機的話，IO 引腳的驅動能力是很小的，不能夠直接使用單片機引 腳來驅動功率三極管，因此我們需要單獨的給 B772 和 D882 設計相應的驅動電 路

我們就想了，要想通過一個小電流得到比較大的電流，我們還是想到了 三極管，如果三極管 Ic 電流小的話，相應的 IB 電流就可以小，通過上圖分析， 如果 B772 和 D882 的 IC 電流要達到 2A 的話，IB 需要 10mA。如果我們使用一個 普通的三極管（如 3904）,我們只需要給 3904 的 IB1mA 的驅動電流，則 IC 就可 以有 100mA 的電流，因此，我們可以使用 3904 三極管來驅動 B772 和 D882，這 樣可以設計出如下電路:

然后我們來看，當 LH 為高時，此時 Q4 導通，那么三極管 Q1 的 1 腳就為低， 此時從邏輯上，Q1 導通是沒問題的，但是，我們說電路設計需要考慮好源 回路 阻抗，那么源是+5V，回路是從+5V 出發(fā)，回到+5V 的地，但是缺少阻抗，這樣 的話 Q1 的 IB 電流就會比較大，從而導致三極管 Q1 損壞了，因此我們可以增加 一個電阻來限制 IB 電流，那么我們說，如果 Q1 的電流要能達到 2A 的話，IB 電流需要 10mA 以上，這個時候，我們可以來計算一下，IB 阻抗為多少?也就是下 圖中的 R5 應該如何取值？

從圖中我們可以知道，Q4 導通，我們按導通之后 Q4 的 CE 壓降為 0.3V，則 有 Q4 的 C 極為 0.3V，Q1 的 BE 壓降我們可以查看手冊來進行選?。?/span>

大家看上圖，當 Ic 為 2A 的時候，此時 VBE 大概為 1.4V，我們就按照 1.4V 來進行計算，則Q1的1腳為5V-1.4V = 3.6V。那么R5兩端的壓降為3.6V-0.3V = 3.3V， R5 的電流我們按照 10mA，則可以計算 R5 的阻值為：R5 = 3.3V/0.01A = 330R，這 樣就可以把 R5 的阻值確定了

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