h桥 一份很用心的H桥驱动扫盲教程

什么是h桥？

h桥是一种相对简单的电路，通常包含四个独立控制的开关元件，通常用于驱动电机等大电流负载。为什么叫H桥，因为它看起来像字母H，如下图所示；

有四个开关元件Q1、Q2、Q3和Q4，另一个DC电机M、D1、D2、D3和D4是MOS-FET的续流二极管。

开关状态

以DC电机的控制为例，简要介绍了H桥的几种切换状态，其中正转和反转是人为指定的方向，在实际工程中可以根据实际情况进行划分；

向前

通常H桥用来驱动感性负载，这里我们驱动一个DC电机；

打开Q1和Q4；

关闭Q2和Q3；

此时假设电机正转，电流依次经过Q1、M、Q4，图中用黄色线段标注，如下图所示。

前进后退

另一种状态是电机反转；此时，四个开关组件的状态如下:

关闭Q1和Q4；

打开Q2和Q3；

此时电机反转，电流依次通过Q2、M、Q3，图中用黄色线段标出，如下图所示。

反向速度调节

如果你想加速DC马达，其中一个方案是:

关闭Q2和Q3；

开启Q1和Q4，输入占空比为50%空的PWM波形，从而达到降低转速的效果。如果需要提高转速，将输入PWM的占空比空设置为100%；

详情如下:

停止状态

这里以电机从正转切换到停止状态为例；

向前旋转的情况下；Q1和Q4开放；

这时，如果Q1和Q4关断，DC电机内部可以等效为电感，也就是电感负载，电流不会突然变化，所以电流会继续按原来的方向流动。这时，我们希望电机中的电流能够迅速衰减；

这里有两种方法:

第一种:关断Q1和Q4，此时电流仍会流过反向续流二极管，短暂接通Q1和Q3，以达到快速衰减电流的目的；

第二，当你准备停车时，关掉Q1，打开Q2。此时电流不会快速衰减，电流在Q2、M、Q4之间循环，电能通过MOS-FET的内阻消耗。

app应用

下面是某宝上的L298N模块，比较常见，对新手玩家很友好，接线也很简单；

L298N模块

该模块有一个车载5V调节器，可以通过跳线使能。

如果电机供电电压高达12V，我们可以启用5V稳压器，5V引脚可以作为输出，比如给Arduino板供电。

但是，如果电机电压高于12V，必须断开跳线，因为这些电压会损坏车载5V调节器。

在这种情况下，5V引脚将被用作输入，因为我们需要将其连接到5V电源，以便集成电路正常工作。

我们在这里可以注意到，集成电路的压降约为2V。因此，如果使用12V电源，电机端子上的电压约为10V，这意味着我们不会从12V DC电机获得最大速度。

这里用Arduino作为例子。这是网上找到的一个Demo的整体框架，如下图所示；

模式# defineenA 9

# definein1 6

# definein2 7

#定义按钮4

introddirection = 0；

intpressed = false

voidsetup{

pinMode；

pinMode；

引脚模式；

pinMode；

//设置初始旋转方向

数字写；

数字写；

}

voidloop{

//读取电位计值

int potvalue = analog read；

//将电位计值从0映射到255

intpwmOutput = map；

//向L298N使能引脚发送脉宽调制信号

模拟写；

//读取按钮-去抖

if= = true){ 0

按下=！压制的；

}

while= true)；

延迟；

//如果按下按钮-改变旋转方向

if{ 0

数字写；

数字写；

rot direction = 1；

延迟；

}

//如果按下按钮-改变旋转方向

if{ 0

数字写；

数字写；

rot direction = 0；

延迟；

}

}

简要描述:首先，我们需要定义程序所需的引脚和变量。

在设置中，我们需要设置销模式和电机的初始旋转方向。

在回路中，我们先读取电位计值，然后将得到的值从0变为1023，并线性映射到PWM信号的0到255之间的值，使其从0到100%占据空比例。

然后使用模拟写功能将PWM信号发送到L298N板的Enable引脚，实际驱动电机。

接下来，我们检查按钮是否被按下。如果是这样，我们反转输入1和输入2的状态，从而改变电机的旋转方向。该按钮将用作切换按钮，每次按下该按钮时，电机的旋转方向都会改变。

某宝上有很多这样的车，如下图所示；主控可以用51单片机或STM32代替。当然，Arduino没问题。可以用L298N快速造车；

宝藏车概述

本文简单介绍了H桥的原理，并以DC电机为例简单介绍了驱动状态，比较简单，适合新手玩家。最后给出了一个基于Arduino和L298N的驾驶实例，供参考欣赏，有兴趣的话可以去探个宝。

由于作者能力和水平有限，本文难免出现错误和失误。请随时给我们一些建议。

——结局——