逆变器h桥常用驱动芯片



H桥驱动电路设计与原理

H桥驱动电路设计与原理

H桥驱动电路是一种常用的电机驱动电路，它能够实现电机的正反转以及制动等功能。以下是对H桥驱动电路的设计与原理的详细分析：

一、H桥驱动电路的基本构成

H桥驱动电路主要由四个N沟道功率MOSFET（或IGBT等功率器件）组成，这四个功率器件以H型的方式连接，因此得名H桥。其中，两个功率器件位于H桥的左侧，作为电机的上桥臂；另外两个功率器件位于H桥的右侧，作为电机的下桥臂。通过控制这四个功率器件的通断，可以实现电机的正反转以及制动。

二、驱动芯片的选择

在H桥驱动电路中，常用的驱动芯片有全桥驱动HIP4082和半桥驱动IR2104（或EG2104）。其中，IR2104型半桥驱动芯片能够驱动高端和低端两个N沟道MOSFET，提供较大的栅极驱动电流，并具有硬件死区、硬件防同臂导通等功用。通过运用两片IR2104（或EG2104）型半桥驱动芯片，可以组成完整的直流电机H桥式驱动电路。

三、H桥驱动电路的工作原理

正转控制：

当需要电机正转时，控制上桥臂的左侧功率器件和下桥臂的右侧功率器件导通，同时关闭上桥臂的右侧功率器件和下桥臂的左侧功率器件。这样，电流就会从电源正极经过上桥臂的左侧功率器件、电机、下桥臂的右侧功率器件流回电源负极，从而实现电机的正转。

反转控制：

当需要电机反转时，控制上桥臂的右侧功率器件和下桥臂的左侧功率器件导通，同时关闭上桥臂的左侧功率器件和下桥臂的右侧功率器件。这样，电流就会从电源正极经过上桥臂的右侧功率器件、电机、下桥臂的左侧功率器件流回电源负极，从而实现电机的反转。

制动控制：

当需要制动电机时，可以同时关闭上桥臂和下桥臂的所有功率器件，使电机处于短路状态。此时，电机的反电动势会产生制动电流，从而实现电机的制动。

四、H桥驱动电路中的关键元件及其作用

旁路电容：

旁路电容一般选用钽电容，用于滤除高频噪声和提供稳定的电源电压。钽电容具有寿命长、耐高温、准确度高、滤高频改波性能极好等优点。

电荷泵电路：

电荷泵电路由电容C1和二极管D1组成，用于提供高于电源电压的电压，以驱动上桥臂的功率器件。当B点电位为0时，D1导通，12V开始对电容C1充电；当B点电位上升至高电平VBAT时，A点电位上升为12V+VBAT。经过整流滤波后，A点可提供高于12V的电压，用于驱动上桥臂的功率器件。

电阻R3：

电阻R3的作用是不让G极悬空，防止MOS管在没有加驱动信号的前提下导通。当MOS管的G极悬空时，DS之间的电压会通过Cdg给Cgs充电，导致G极电压抬高，从而使MOS管导通。通过连接电阻R3，可以确保G极有稳定的电位，防止MOS管误导通。

续流二极管：

续流二极管并联在MOS管两端，用于加快场效应管的关断速度并保护元器件。当电机反转时，会产生很强的反向电动势，可能会毁坏元器件。续流二极管可以卸荷反向电动势，保护电路中的元器件不受损坏。

PWM调速控制：

PWM调速控制的基本原理是按一个固定频率来接通和断开电源，并根据需要改变一个周期内接通和断开的时间比（占空比）来改变直流电机电枢上电压的平均值，从而控制电机的转速。通过调整PWM信号的占空比，可以实现电机的无级调速。

五、H桥驱动电路的设计注意事项

驱动芯片的选型：

根据电机的功率和驱动要求选择合适的驱动芯片。对于大功率电机，需要选择能够承受较大电流的驱动芯片。

电源设计：

确保电源电压稳定且满足驱动芯片和功率器件的供电要求。同时，需要考虑电源的保护措施，如过流保护、过压保护等。

散热设计：

由于功率器件在工作时会产生较大的热量，因此需要进行合理的散热设计，以确保电路的稳定性和可靠性。

隔离措施：

为避免驱动电路对单片机产生影响，需要采取隔离措施，如使用隔离芯片等。

以下是一张H桥驱动电路的示意图，展示了H桥驱动电路的基本构成和工作原理：

综上所述，H桥驱动电路是一种常用的电机驱动电路，通过控制四个功率器件的通断可以实现电机的正反转以及制动等功能。在设计H桥驱动电路时，需要选择合适的驱动芯片、进行电源设计、散热设计和隔离措施等，以确保电路的稳定性和可靠性。

为什么H桥驱动电路H桥驱动芯片输出脚到MOS管栅极的电阻2.2K，电流就很大，而用小于100OHM的就很小呢？

在H桥驱动电路中，用于保护MOS管Q1的电阻R20和二极管D4扮演着关键角色。R20的主要功能是在MOS管Q1被击穿时保护H桥驱动芯片，而D4则负责保护Q1不受过高驱动电压的损害，尤其是在电压超过20V时。由于Q1是通过电压进行驱动，其输入栅源电流(Igs)和栅极漏电流(Ir)都相对较小，因此，R和D对MOS管的输出电流影响不大。

然而，文中电路设计存在一个小缺陷，即MOS管栅源之间的泄放电阻没有正确连接在D4上，这导致MOS管无法迅速关闭，从而产生一个较长的下降沿。正确的设计应该是在D4上并联一个泄放电阻，以确保MOS管能够快速关断。

在H桥驱动电路中，用于驱动MOS管的电阻R20通常采用2.2K欧姆，这是因为2.2K欧姆的电阻可以提供足够的阻抗来限制驱动电流，确保驱动芯片不会因电流过大而受损。如果使用小于100欧姆的电阻，虽然可以提供较小的阻抗，但会导致驱动电流显著增加，从而可能对驱动芯片造成过大的电流冲击，甚至导致其损坏。

因此，选择适当的电阻值对于保护H桥驱动芯片和MOS管至关重要。通过合理设置电阻值，可以确保驱动电路的稳定性和可靠性，同时防止因电流过大而导致的潜在风险。

全桥（H桥）驱动电路的控制方法

全桥驱动电路的控制方法主要包括以下几点：

MOS管的协同控制：

通过控制四个MOS管的导通和关断状态，实现电流在负载上的正向和反向流动。例如，Q1和Q4同时导通，Q2和Q3同时关断时，电流正向流动；反之，Q2和Q3导通，Q1和Q4关断时，电流反向流动。

使用驱动芯片：

单片机的输出电平不足以直接驱动MOS管，需要借助如HIP4081A这样的驱动芯片。驱动芯片的引脚与MOS管的门极连接，控制信号决定MOS管的开关状态。

精确控制信号：

通过调整驱动芯片的控制信号输入，可以精确控制MOS管的导通与关断。例如，在HIP4081A中，当BHI和AHI输出“1”电平，且DIS为0时，通过调整ALI和BLI的输入，可以精确控制Q1、Q2、Q3和Q4的状态。

自举电容的应用：

当MOS管导通时，其门极电压需要高于源极的VCC，自举电容在电路中提供超过VCC的电压，确保MOS管持续导通。

实际应用中的控制：

在小车电机正反转控制中，通过调整控制信号的电平或PWM波形，可以精确控制电机的速度和方向。在电力转换方面，全桥电路可以作为变压器初级线圈的驱动，实现直流电到交流电的逆变功能。

总结：全桥驱动电路的控制方法依赖于对MOS管的精确控制，通过使用驱动芯片和自举电容等技术手段，实现电流在负载上的正反向流动和精确调速等功能。这些控制方法在电子工程中具有广泛的应用价值。

几款H桥电机驱动直流有刷电机驱动芯片性能对比

几款H桥电机驱动直流有刷电机驱动芯片性能对比

在直流有刷电机的驱动中，H桥电机驱动芯片扮演着至关重要的角色。它们不仅控制着电机的转向和速度，还直接关系到系统的稳定性和效率。以下是对几款主流H桥电机驱动直流有刷电机驱动芯片的性能对比，重点分析Trinamic产品线下的MAX系列芯片与其他常规H桥驱动芯片的差异。

一、Trinamic MAX系列芯片的优势

低RDSon与高效率

MAX系列芯片具有更低的RDSon（导通电阻），这意味着在相同的电流下，芯片产生的热量更少，效率更高。

更高的集成度使得PCB热消散设计更为容易，供电电压范围宽（3V-65V），内置MOS最大电流可达7.6A。

在相同温度下，MAX系列产品的输出功率相比DRV系列（如DRV8871, DRV8801）高达62%。

电流限制功能

MAX系列芯片具备电流限制功能，能够有效限制电机运行时的快速上升电流，提高系统的可靠性和安全性。

这一功能有助于实现更高的速度控制和更精确的电流控制，将停止时的电流控制在安全水平。

集成电流检测电阻

MAX系列芯片集成了电流检测电阻，省去了外部检测电阻的需要，减少了BOM成本和PCB布局复杂度。

集成电流检测电阻还提高了效率，减少了外部干扰引起的电流损失，并实现了基于软衰减传感的新型自适应混合衰减模式算法。

电流检测监视

MAX系列芯片提供高级的诊断和控制功能，通过电流检测监视，可以实时监测电机的运行状态，确保系统的稳定性和安全性。

高电流控制精度

MAX系列H桥输出电流精度可以控制在+/-5%，而市场常规H桥驱动芯片电流精度通常大于10%，甚至大于20%（如DRV8412）。

高电流控制精度有助于确保准确的扭矩控制和更快的安全启动时间。

内部集成电荷泵

MAX系列芯片内部集成电荷泵，可满足PWM高达100%占空比输出，提高了系统的灵活性和性能。

二、常规H桥驱动芯片性能对比

直流有刷电机驱动芯片 MAX22201/02 VS DRV8871 DRV8800 VS A4950

在这些芯片中，MAX系列芯片在效率、电流控制精度和集成度方面表现出色。

DRV系列芯片虽然也具有一定的性能，但在某些方面（如RDSon和电流控制精度）不如MAX系列。

A4950芯片则可能在某些特定应用场景中具有优势，但综合来看，MAX系列芯片更具竞争力。

36V全H桥驱动芯片MAX22211 VS DRV8881 DRV8843 VS A5995 VS MP6601

在36V全H桥驱动芯片中，MAX22211以其高效率、高集成度和精确的电流控制脱颖而出。

DRV8881和DRV8843虽然也具有一定的性能，但在某些关键指标上不如MAX22211。

A5995和MP6601芯片则可能在某些特定条件下具有优势，但综合来看，MAX22211是更好的选择。

高于48V全H桥驱动有刷电机驱动芯片MAX22203 VS DRV8844 DRV8825 VS L6206 L6228 L6208

在高于48V的全H桥驱动芯片中，MAX22203以其出色的性能和高效率成为首选。

DRV8844和DRV8825虽然也具有一定的性能，但在某些方面（如RDSon和电流控制精度）不如MAX22203。

L6206、L6228和L6208芯片则可能在某些特定应用场景中具有优势，但综合来看，MAX22203更具竞争力。

总结

综上所述，Trinamic产品线下的MAX系列H桥电机驱动芯片在多个方面表现出色，包括低RDSon、高效率、电流限制功能、集成电流检测电阻、电流检测监视、高电流控制精度以及内部集成电荷泵等。这些优势使得MAX系列芯片在直流有刷电机的驱动中更具竞争力，能够满足各种应用场景的需求。在选择H桥电机驱动芯片时，建议优先考虑MAX系列芯片以获得更好的性能和稳定性。

H桥驱动芯片

H桥驱动芯片详解

H桥驱动芯片是一种用于驱动电机正转、反转、停止和刹车的集成电路。这类芯片通常集成了必要的电路元件，如功率MOSFET或BJT，以及必要的保护机制，如过温保护和欠压闭锁等。以下是对H桥驱动芯片，特别是以AH6227为例的详细介绍。

一、H桥驱动芯片概览

H桥驱动芯片的核心功能是通过控制四个开关元件（通常是功率MOSFET或BJT）的通断状态，来实现电机的正转、反转、停止和刹车。AH6227作为一款集成电机驱动器解决方案，具有以下主要特点：

集成电机正转/反转/停止/刹车功能：通过控制输入信号，可以轻松实现电机的四种基本运动状态。支持最高工作电压6.5V，持续电流2.7A，峰值电流6.0A：这意味着AH6227可以驱动较大功率的电机，适用于多种应用场景。内置过温保护和欠压闭锁功能：这些保护机制可以确保芯片在异常情况下不会损坏，提高系统的可靠性。PWM输入接口，兼容标准器件：通过PWM信号控制电机的转速，同时兼容行业标准器件，方便系统集成。SOP8封装，低导通电阻：SOP8封装使得芯片体积小巧，易于安装；低导通电阻则有助于减少能量损耗，提高效率。

二、H桥驱动芯片应用电路和注意事项

在实际应用中，H桥驱动芯片需要配合适当的外围电路才能正常工作。以下是一些关键的应用电路和注意事项：

应用电路图：通常包括电源电路、输入信号电路、电机驱动电路等。在实际设计中，需要根据电机的具体参数和系统的要求来选择合适的电路元件和参数。去耦电容的使用：在电源输入端添加去耦电容，可以减小电源波动对芯片性能的影响，提高系统的稳定性。静电防护：在处理和安装芯片时，需要注意静电防护，避免静电放电对芯片造成损坏。封装、电压、电流、温度等因素：在选择和使用H桥驱动芯片时，需要综合考虑封装形式、工作电压、电流限制以及温度范围等因素，以确保芯片能够正常工作并满足系统的要求。

三、电气特性与工作模式

H桥驱动芯片的电气特性和工作模式对于理解和使用这类芯片至关重要。以下是对AH6227的电气特性和工作模式的详细介绍：

电气特性：包括导通电阻、输入电压范围、最大功耗等参数。这些参数决定了芯片的性能和适用范围。工作模式：AH6227支持待机、正转、反转、刹车以及两种PWM模式。通过控制输入信号的不同组合，可以实现这些工作模式之间的切换。防共态导通电路：为了避免在切换电机运动状态时发生共态导通（即两个开关元件同时导通），AH6227内部集成了防共态导通电路。这有助于保护芯片和电机免受损坏。过温保护电路：当芯片温度超过设定值时，过温保护电路将自动切断电源，以防止芯片过热损坏。最大持续功耗的计算方法：根据芯片的电气特性和工作条件，可以计算出芯片的最大持续功耗。这有助于确保芯片在正常工作范围内运行，避免过热和损坏。

综上所述，H桥驱动芯片如AH6227等，为智能硬件、消费类产品以及低压或电池供电运动控制类应用提供了强大的动力驱动和保护功能。通过深入了解其工作原理、电气特性及应用注意事项，可以充分发挥这类芯片的性能优势，为系统设计提供可靠的运动控制解决方案。

带微步细分的5路H桥驱动芯片

SC7510是一款专为多电机驱动设计的高效小体积芯片，其独特的5路H桥结构使其在静音和紧凑的电路设计中表现出色。这款芯片能够同时驱动两个步进电机和一个直流电机，提供多种步进控制选项，包括整步、1/2步、32细分和64细分微步进，以满足精密控制需求。直流电机支持PWM模式，频率和占空比可通过芯片内部寄存器灵活设定，无需复杂的MCU编程。

SC7510采用I2C串行总线与MCU通信，显著降低了MCU的I/O负载，内置指令缓存功能使得电机在执行当前指令的同时，能够预存下一条命令，有效节省了软硬件资源。其小巧的QFN20封装，仅3x3毫米²的体积，使得电路设计更为紧凑，为设计师提供了更大的灵活性。

这款芯片在镜头变焦和聚焦驱动，以及静音摇头机驱动等领域展现出强大优势，堪称传统2803+6208电机驱动方案的创新升级。欲了解更多详情，可访问steadichips.com。

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