H桥驱动原理

基本恋爱中 概念

H桥（H-Bridge), ，即全桥（因外形与H相似故得名），常用于逆变器（DC-AC转换，

即直流变交流）。通过开关的开合，将直流电（来自高中女生发型 电池等）逆变为某个频率或可变频率的交流

电，用于驱动交流电机（异步电机等）。

工作原理

H桥逆变（单相）

如右图所示单相桥香芋的功效与作用 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水煮鱼的家常做法 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 交流电压广告创意文案 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 loss) 和换相损耗

(commutation loss) 和门极损耗(gate loss)。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。

2

控制方式

编辑

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Pul 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，新娘父亲婚礼致辞 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。

多电平

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。

3

应用于直流电机

编辑

由两个三极管，一个可以对正极导通实现上拉，另一个可以对负极导通实现下拉。

由两套这样的电路，在同一个电路中，同时一个上拉，另一个下拉，或相反，两者总是保

持相反的输出，这样可以在单电源的情况下使负载的极性倒过来。由于这样的接法加上中间的负

载画出来经常会像一个H的字样，故得名H桥。

驱动电路

图4.12中所示为一个典型的直流电机控制电路。电路得名于“H桥驱动电路”是因为它的形

状酷似字母H。4个三极管组成H的4条垂直腿，而电机就是H中的横杠（注意：图4.12及随

后的两个图都只是示意图，而不是完整的电路图，其中三极管的驱动电路没有画出来）。

如图所示，H桥式电机驱动电路包括4个三极管和一个电机。要使电机运转，必须导通对

角线上的一对三极管。根据不同三极管对的导通情况，电流可能会从左至右或从右至左流过电机，

从而控制电机的转向。

图4.12 H桥驱动电路

图4.12 H桥驱动电路

要使电机运转，必须使对角线上的一对三极管导通。例如，如图4.13所示，当Q1管和

Q4管导通时，电流就从电源正极经Q1从左至右穿过电机，然后再经Q4回到电源负极。按图

中电流箭头所示，该流向的电流将驱动电机顺时针转动。当三极管Q1和Q4导通时，电流将从

左至右流过电机，从而驱动电机按特定方向转动（电机周围的箭头指示为顺时针方向）。

图4.13 H桥电路驱动电机顺时针转动

图三年级语文下册教学计划 4.13 H桥电路驱动电机顺时针转动

图4.14所示为另一对三极管Q2和Q3导通的情况，电流将从右至左流过电机。当三极管

Q2和Q3导通时，电流将从右至左流过电机，从而驱动电机沿另一方向转动（电机周围的箭头

表示为逆时针方向）。

图4.14 H桥驱动电机逆时针转动

图4.14 H桥驱动电机逆时针转动

使能控制和方向逻辑

驱动电机时，保证H桥上两个同侧的三极管不会同时导通非常重要。如果三极管Q1和Q2

同时导通，那么电流就会从正极穿过两个三极管直接回到负极。此时，电路中除了三极管外没有

其他任何负载，因此电路上的电流就可能达到最大值（该电流仅受电源性能限制），甚至烧坏三

极管。基于上述原因，在实际驱动电路中通常要用硬件电路方便地控制三极管的开关。

图4.15 所示就是基于这种考虑的改牛奶和可乐 进电路，它在基本H桥电路的基础上增加了4个与门

和2个非门。4个与门同一个“使能”导通信号相接，这样，用这一个信号就能控制整个电路的开

关。而2个非门通过提供一种方向输入，可以保证任何时候在H桥的同侧腿上都只有一个三极

管能导通。（与本节前面的示意图一样，图4.15所示也不是一个完整的电路图，特别是图中与

门和三极管直接连接是不能正常工作的。）

原图片的逻辑功能有问题

图4.15 具有使能控制和方向逻辑的H桥电路

采用以上方法，电机的运转就只需要用三个信号控制：两个方向信号和一个使能信号。如

果DIR－L信号为0，DIR－R信号为1，并且使能信号是1，那么三极管Q1和Q4导通，电花生粥的做法 流

从左至右流经电机（如图4.16所示）；如果DIR－L信号变为1，而DIR－R信号变为0，那么

Q2和Q3将导通，电流则反向流过电机。

图4.16 使能信号与方向信号的使用

实际使用的时候，用分立元件制作H桥是很麻烦的，市面上有很多封装海狮顶球 好的H桥集成电路，

接上电源、电机和控制信号就可以使用了，在额定的电压和电流内使用非常方便可靠。比如常用

的L293D、L298N、TA7257P、SN754410等。

附两张分立元件的H桥驱动电路：