Mạch Cầu H là gì?

0
48
H-bridge-switches-2-drawn-218x300

Mạch Cầu H là một mạch đơn giản cho phép bạn điều khiển động cơ DC đi lùi hoặc tiến.

Bạn thường sử dụng nó với bộ vi điều khiển, chẳng hạn như Arduino, để điều khiển động cơ.

Khi bạn có thể điều khiển hai động cơ tiến hoặc lùi – bạn có thể chế tạo cho mình một robot!

Khái niệm H-Bridge

Đây là khái niệm về cầu chữ H:

H-bridge-switches

Động cơ DC quay ngược hoặc quay về phía trước, tùy thuộc vào cách bạn kết nối điểm cộng và điểm trừ mạch đèn tự động

Nếu bạn đóng công tắc 1 và 4, bạn đã kết nối dấu cộng với phía bên trái của động cơ và dấu trừ với phía bên kia. Và động cơ sẽ bắt đầu quay theo một hướng.

H-bridge-switches-1-drawn-217x300

Thay vào đó, nếu bạn đóng công tắc 2 và 3, bạn đã kết nối dấu cộng với bên phải và dấu trừ ở bên trái. Và động cơ quay theo hướng ngược lại.

H-bridge-switches-2-drawn-218x300

Mạch cầu H

Bạn có thể xây dựng một cầu nối H với bốn bóng bán dẫn.

Nếu bạn không chắc chắn về cách hoạt động của bóng bán dẫn, tôi khuyên bạn nên đọc bài viết Cách hoạt động của bóng bán dẫn trước. Từ đó, bạn sẽ biết rằng bóng bán dẫn có thể hoạt động như một công tắc mà bạn có thể mở và đóng với điện áp trên đế.

H-bridge

Vì bóng bán dẫn có thể là một công tắc, bạn sẽ có thể làm cho động cơ quay theo một trong hai hướng bằng cách bật và tắt bốn bóng bán dẫn trong mạch trên.

Thông thường, bạn điều khiển các bóng bán dẫn từ vi điều khiển, chẳng hạn như Arduino .

Những gì bóng bán dẫn để sử dụng?

Các bóng bán dẫn bạn chọn phải:

  • Xử lý đủ hiện tại
  • Sử dụng PNP (hoặc pmos) ở trên cùng
  • Có điện áp rơi thấp giữa bộ thu và bộ phát

Hiện hành

Điều quan trọng nhất là tất cả các bóng bán dẫn có thể xử lý đủ dòng điện cho động cơ. Nếu không nó sẽ cháy hết.

Ví dụ, nếu động cơ sử dụng dòng điện 1 Ampe, bạn cần bóng bán dẫn có thể xử lý tối thiểu 1 Ampe.

Bóng bán dẫn PNP (hoặc pmos) ở trên cùng

Tiếp theo, bạn thấy tôi đã chọn bóng bán dẫn PNP ở trên cùng và bóng bán dẫn NPN ở dưới cùng.

Điều làm bật hoặc tắt bóng bán dẫn là sự chênh lệch điện áp giữa đế và cực phát.

Với bóng bán dẫn PNP ở trên cùng, bạn có thể sử dụng điện áp cao hơn cho VCC so với điện áp bạn sử dụng cho đế của bóng bán dẫn.

Ví dụ, bạn có thể sử dụng đầu ra 3,3V từ vi điều khiển và 9V cho Vcc.

Điều đó sẽ không hoạt động nếu bạn có NPN ở trên cùng vì bộ phát sẽ thấp hơn 0,7V so với đế. Bởi vì điều đó biến thành 3,3V – 0,7V = 2,6V ở cực dương của động cơ, bất kể bạn chọn điện áp VCC nào.

Giảm điện áp thấp giữa bộ thu và bộ phát

Trong khi chế tạo một robot ở Colombia , tôi đã cố gắng tạo mạch này bằng các bóng bán dẫn TIP120 và TIP127.

Điều đó đã không hoạt động.

Các bóng bán dẫn TIP12x đưa ra mức giảm 2V từ bộ phát đến bộ thu.

Trong cấu hình như vậy, bạn sẽ bị mất 4V trên các bóng bán dẫn. Tôi đã cố gắng kết nối cái này với Arduino, sử dụng nguồn cung cấp 5V của nó, nhưng không thành công vì nó chỉ còn 1V cho động cơ!

Đây là một bài viết hay về chủ đề: Ngừng sử dụng các bộ phận cổ!

Về cơ bản, nó nói rằng các bóng bán dẫn TIP là đồ cổ mà chính xác là bạn không nên sử dụng nữa vì sự sụt giảm điện áp rất lớn này.

Chọn các bóng bán dẫn có điện áp rơi thấp. Ví dụ bóng bán dẫn BD135 / BD136 hoặc MOSFET.xem thêm thiết kế mạch nguồn 5v-3.3v

Điốt bảo vệ và chế độ PWM

Một tác dụng phụ của cách động cơ hoạt động là động cơ cũng sẽ tạo ra năng lượng điện. Khi bạn vô hiệu hóa các bóng bán dẫn để ngừng chạy động cơ, năng lượng này cần được giải phóng theo một cách nào đó.

Nếu bạn thêm điốt theo hướng ngược lại cho các bóng bán dẫn, bạn sẽ tạo ra một đường cho dòng điện đi để giải phóng năng lượng này. Nếu không có chúng, bạn có nguy cơ điện áp tăng lên và làm hỏng các bóng bán dẫn của bạn.

H-bridge-full-1024x562

Bạn có thể đọc thêm về điều này – và những điều cần lưu ý nếu bạn muốn sử dụng tín hiệu PWM để điều khiển tốc độ của động cơ, bài viết này .

Các điện trở đi vào mỗi cơ sở là ở đó để giảm dòng điện đến mỗi bóng bán dẫn. Không chắc chắn làm thế nào để tính toán nó? Nếu bạn đang sử dụng bộ vi điều khiển để điều khiển chúng, hãy bắt đầu với 1k và điều chỉnh nếu điều đó không hoạt động.

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here