一种平稳换相式H桥电路的制作方法
一种平稳换相式h桥电路
技术领域
1.本实用新型涉及h桥电路技术领域，特别是一种平稳换相式h桥电路，适用于主要应用在基于h桥驱动的纯硬件电路的直流风机，可广泛应用于航天航空、工业、环保行业、电力系统、电子、船舶等领域。
背景技术：
2.现有直流风机的h桥驱动方法多为使用p沟道场效应管及n沟道场效应管做h桥进行控制直流风机的正反转，其原理图如图6所示。现有h桥驱动电路在工作时，应使h桥对角线上的一对mos管导通，通过控制模块的输入，时期当q1与q4导通时，q2与q3关断，电流从输入电源正极经q1从左至右穿过绕组，然后再经q4回流到电源负极，绕组通电后在磁场的作用下受力开始运动。另一对mos管在控制模块作用下，使得q2和q3导通时，q1和q4关断，此时电流经q2从右至左穿过电机，然后再经q3回流到电源负极，绕组通电后在磁场的作用下受力开始运动。根据霍尔传感器输出的交替高低电平，控制模块驱动q1和q4，q2和q3交替导通，从而使得绕组交替通电，在磁场的作用下持续转动。但是此种驱动方式在换相驱动瞬间存在单侧导通现象，即当q1尚未关断时，q3开启；当q4未关断时，q2开启，使得电流通过q1、q3流入gnd；通过q2、q4流入gnd，使其导通电流过大，使其在换相瞬间存在尖峰电流，这种尖峰电流可达到平均工作电流几倍甚至十几倍，长时间工作存在烧毁场效应管，甚至烧毁整机风险。
技术实现要素：
3.本实用新型的目的是提供了一种平稳换相式h桥电路，解决了现有h桥驱动电路在因换相瞬间出现的尖峰电流，稳定性差，长时间工作频繁换相容易烧毁场效应管并引发整机风险的问题。其利用改进纯硬件电路，结构相对简单，后期调试相对容易，适用性更高。
4.本实用新型技术方案是：该平稳换相式h桥电路包括连接有电阻、p沟道场效应管和n沟道场效应管的h桥电路，技术要点是：所述p沟道场效应管和n沟道场效应管分别并联整流二极管，与n沟道场效应管旁并联的整流二极管阴极接漏极，阳极接源极；与p沟道场效应管旁并联的整流二极管阴极接源极，阳极接漏极。
5.本实用新型具有的优点和积极效果是：由于该专利在原有h桥驱动电路的基础上，通过对其硬件电路进行改进，在场效应管的漏极与源极之间并联整流二极管，其主要起到的作用如下：
6.a)续流作用，当h桥换相时，可以加快场效应管的关断速度；
7.b)保护作用，电机在反转时会产生很强的反向电动势，会烧毁元器件，此时可以起到卸荷的作用；
8.c)钳位作用，由于h桥单侧两个二极管反向串联组成，故两个二极管首尾连接部位是受保护的节点。
9.从而实现在h桥换相时有效降低电流尖峰，进一步降低长时间工作频繁换相烧毁
场效应管及整机的风险，提升产品稳定性。并且由于改善设计均采用纯硬件进行电路设计，故其设计相对简单，后期调试相对容易，且每一元器件使用温度范围均优于风机工作温度范围，与单片机控制电路相比，其使用温度范围更广，适用性更高。
附图说明
10.以下结合附图对本实用新型作进一步描述。
11.图1为本实用新型实施例的驱动电路图原理图；
12.图2为本实用新型实施例的q1与q2导通示意图；
13.图3为本实用新型实施例q2与q3导通示意图；
14.图4为本实用新型实施例放电回路示意图；
15.图5为现有h桥驱动电路原理图；
16.图6为现有h桥驱动电路换相瞬间单侧导通示意图；
具体实施方式
17.根据图1～5详细说明本实用新型的具体结构，实施例如图1所示，一种平稳换相式h桥电路，其基于现有h桥电路换向改进设计，所需电子元器件主要包含电阻、p沟道场效应管、n沟道场效应管、整流二极管组成。其对输入电压为24vdc进行设计研究，其中vcc为通过稳压电路后的稳定电压，稳压电路在此处暂不提及。电阻r1与电阻r2主要用于对vcc注入电压进行分压，以供p沟道场效应管q1（lypm2337s1p）其栅极与源极之间达到其开启电压并工作在恒流区。另一侧电阻r2与电阻r4同理可得，其功能在于为p沟道场效应管q2（lypm2337s1p）其栅极与源极之间达到其开启电压并工作在恒流区。
18.p沟道场效应管与n沟道场效应管则主要作为开关电路，通过交替导通实现将直流电压转化成存在高低电平的方波形式。其工作原理如图2和图3所示，通过控制模块的输入，q3和q4为n沟道场效应管，当q1与q4导通时，q2与q3关断，电流从输入电源正极经q1从左至右穿过绕组，然后再经q4回流到电源负极如图2所示，绕组通电后在磁场的作用下受力开始运动。另一对mos管在控制模块作用下，使得q2和q3导通时，q1和q4关断，此时电流经q2从右至左穿过电机，然后再经q3回流到电源负极如图3所示，绕组通电后在磁场的作用下受力开始运动。根据霍尔传感器输出的交替高低电平，控制模块驱动q1和q4，q2和q3交替导通，从而使得绕组交替通电，在磁场的作用下持续转动。
19.以q1与q4关断及q2与q3导通瞬间为例，其改善前原理如图6所示，当h桥出现单侧导通现象时，此时电流通过q1与q3直接流入gnd，由于缺少负载，此时流经q1与q3的电流值较大，长时间工作容易导致场效应管击穿，甚至烧毁。
20.在其原有基础上通过对场效应管漏极与源极两端并联二极管，使其增加放电回路，从而降低风险，如图4所示，当q1与q4关断瞬间，流经q4电流并不会瞬间消失，通过图5放电回路，使电流流经二极管d3，在其上消耗这一部分电流。从而降低h桥单侧同时导通风险，增加产品稳定性。
21.应用本实用新型电路设计的产品已经完成试制，完成相关性能检测，能够满足预期要求。综上所述，实现本实用新型的目的。
技术特征：
1.一种平稳换相式h桥电路，它包括连接有电阻、p沟道场效应管和n沟道场效应管的h桥电路，其特征在于：所述p沟道场效应管和n沟道场效应管分别并联整流二极管，与n沟道场效应管旁并联的整流二极管阴极接漏极，阳极接源极；与p沟道场效应管旁并联的整流二极管阴极接源极，阳极接漏极。
技术总结
本实用新型提供了一种平稳换相式H桥电路，解决了现有H桥驱动电路在因换相瞬间出现的尖峰电流，稳定性差，长时间工作频繁换相容易烧毁场效应管并引发整机风险的问题。技术方案是：其包括连接有电阻、P沟道场效应管和沟道场效应管的H桥电路，P沟道场效应管和沟道场效应管分别并联整流二极管，与沟道场效应管旁并联的整流二极管阴极接漏极，阳极接源极；与P沟道场效应管旁并联的整流二极管阴极接源极，阳极接漏极。其在H桥换相时有效降低电流尖峰，降低长时间工作频繁换相烧毁场效应管及整机的风险，提升产品稳定性，其设计相对简单，后期调试相对容易，与单片机控制电路相比，其使用温度范围更广，适用性更高。适用性更高。适用性更高。
