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，回到源的負極啊？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，狀態如下圖所示:

這個時候我們來看啊，上一個狀態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啊？

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流回路， 增加續流回路的話，我們可以在功率三極管的 CE 之間并聯二極管即可，如下圖 所示:

然后，此時我們再來分析續流回路，繞組續流時，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，然后回到電機的 1 腳，此時的續流回路如下圖所示:

這樣電機繞組的續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，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取：

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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