H桥

✍ dations ◷ 2025-04-02 20:37:45 #电路

H桥是一种电子电路,可使其连接的负载或输出端两端电压反相/电流反向。这类电路可用于机器人及其它实作场合中直流电动机的顺反向控制及转速控制、步进电机控制(双极型步进电机还必须要包含两个H桥的电机控制器),电能变换中的大部分直流-交流变换器(如逆变器及变频器)、部分直流-直流变换器(推挽式变换器)等,以及其它的功率电子装置。

H桥是一个典型的直流电机控制电路,因为它的电路形状酷似字母H,故得名与“H桥”。4个三极管组成H的4条垂直腿,而电机就是H中的横杠

H桥电路,既可以分立元器件形式搭建,也可以整合到集成电路上。“H桥”的名称起源于其电路,两个并联支路和一个负载接入/电路输出支路,看上去构成了形如“H”字母的电路结构。

如图1所示单相桥式逆变电路工作原理开关T1、T4闭合,T2、T3断开:u0=Ud; 开关T1、T4断开,T2、T3闭合:u0=- Ud; 当以频率fS交替切换开关T1、T4和 T2 、T3 时 , 则 在 负载电 阻 R上 获 得交变电压波形(正负交替的方波),其周期 Ts=1/fS,这样,就将直流电压E变成了 交流电压uo。uo含有各次谐波,如果想 得到正弦波电压,则可通过滤波器滤波 获得。

主电路开关T1~T4,它实际是各种半导体开关器件的 一种理想模型。逆变电路中常用的开关器件有快速晶闸管、可关断晶闸管(GTO)、功率晶体管(GTR)、功率场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅晶体管(IGBT)。

在实际运用中,开关器件存在损耗:导通损耗(conduction losses) 和换相损耗(commutation losses) 和门极损耗(gate losses)。其中门极损耗极小可忽略不计,而导通损耗和换相损耗随着开关频率的增加而增加。

一个H桥有四个开关器件(可以是固态器件,也可以是机械式开关),如H桥电路图(图2)所示,当开关S1和S4闭合时,开关S2和S3断开,此时中间桥接的直流电动机两端加上正向电压正转工作。当S1、S4断开,同时闭合S2、S3时,电动机两端电压反相,使电动机反转工作。在这个电路中,正常工作情况下,一个并联支路侧的开关S1、S2不可能同时闭合,同样另一侧支路的开关S3、S4也是如此,如果某一侧支路的开关同时闭合,会将供电电源的正负两极短路,称为直通短路。

H桥也可以刹停电动机,来使电动机停转,具体做法是在电动机运转时断开S2、S4,将S1、S3闭合(或断开S1、S3,将S2、S4闭合)。也可以全部开关断开,让电动机自由停转。下表将S1~S4分别作为一个0/1输入变量,运行状态作为一个0/1输出变量,列出一个逻辑功能表:

三相桥式(可控)整流电路/逆变电路,工作原理和H桥类似,都是通过半控式器件/开关器件通断状态的改变来实现电能变换。但严格来说它们并不完全属于H桥的范围。

H桥的控制主要分为近似方波控制和脉冲宽度调制(PWM)和级联多电平控制。

近似方波控制即quasi-square-wave-control, 输出波形比正负交替方波多了一个零电平(3-level),谐波大为减少。优点是开关频率较低,缺点是谐波成分高,需要滤波器的成本大。

脉冲宽度调制即Pulse width modulation,分为单极性和双极性pwm. 随着开关频率的升高,输出电压电流波形趋于正弦,谐波成分减小,但是高开关频率带来一系列问题:开关损耗大,电机绝缘压力大,发热等等。

级联多电平控制即multi-level inverter,采用级联H桥的方式,使得在同等开关频率下谐波失真降到最小,甚至不需要用滤波器,获得良好的近似正弦输出波形。


相关

  • 安萨里穆罕默德·安萨里(一作加札利;波斯语:ابو حامد محمد ابن محمد الغزالی‎,1058年-1111年12月20日),在波斯呼罗珊图斯出生及逝世。他是波斯裔伊斯兰神学家
  • CD59n/an/an/an/an/an/an/an/an/an/aCD59,亦称为“膜攻击复合物(MAC)抑制蛋白”(MAC-inhibitory protein, MAC-IP)、“膜反应性溶血抑制物”(membrane inhibitor of reactive lysis, M
  • 公共财政经济政策财政政策 · 货币政策贸易政策 · 投资政策农业政策 · 产业政策能源政策 · 社会政策政策组合税收政策 · 预算政策政府收入 · 政府支出政府预算 · 赤字政府债
  • 康威生命游戏康威生命游戏(英语:Conway's Game of Life),又称康威生命棋,是英国数学家约翰·何顿·康威在1970年发明的细胞自动机。它最初于1970年10月在《科学美国人》杂志上马丁·葛登能的
  • 一氯化硒一氯化硒是一种无机化合物,化学式为Se2Cl2。一氯化硒可以由硒的氯化得到。硒和氯气的化合反应可以直接发生,也可以用氯处理硒的二硫化碳悬浮液得到。也可以利用硒、二氧化硒和
  • 新竹市文化局影像博物馆坐标:24°48′18″N 120°58′11″E / 24.804907°N 120.969603°E / 24.804907; 120.969603新竹市文化局影像博物馆(英语:Image Museum of Hsinchu City)位于台湾新竹市,于1933
  • 310省道 (四川)310省道即宁南-华坪公路,简称宁华路,是四川省西南部的一条省道东西横线,也是四川省最南的横向省道。它连接了凉山州宁南县与云南省丽江市华坪县,全长277.835公里。全线均处于山区
  • 楚弗里特峰坐标:46°30′08″N 10°46′55″E / 46.50222°N 10.78194°E / 46.50222; 10.78194楚弗里特峰(意大利语:Gioveretto),是意大利的山峰,位于该国北部,处于博尔扎诺-南蒂罗尔自治省
  • 淘气大侦探《淘气大侦探》(英语:)是一部于2018年上映的英美合制3D奇幻爱情喜剧片悬疑电影(英语:Mystery film),为2011年上映的动画片《吉诺密欧与朱丽叶》的续集。电影由派拉蒙动画(英语:Paramo
  • 孙维祺孙维祺(生卒年不详),字以介,号起山,庐江城关人。少聪颖,九岁能作文,其学自六经三传、庄子、屈原、司马迁、班固而下,莫不渔猎精华,以发抒其文藻,每落笔洒洒数千言,风驰电掣,不可捉搦而卒