MOSFET在H桥驱动电机电路中的应用详解
MOSFET在H桥驱动电机电路中的应用详解
本文通过H桥驱动电机电路，深入浅出地介绍了MOSFET的工作原理及其应用。文章从基本的MOSFET工作原理出发，详细解释了其在实际电路中的应用要点，并通过具体电路图分析了H桥驱动电路的工作机制。
MOSFET与三极管的基本原理
MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）是一种电压控制型器件，具有以下优点：
- 栅极输入阻抗高
- 驱动功率小
- 电流关断能力强
- 开关速度快
- 开关损耗小
这些特性使其在功率电源、家用电器、不间断电源（UPS）和自动化系统等领域得到广泛应用。
三极管和MOSFET在原理上有相似之处，它们都通过控制输入端的电压来实现对输出电流的控制。对于MOSFET来说，当栅源电压（Vgs）在2~5V范围内时，漏源电压（Vds）接近于0，MOSFET导通。
MOSFET驱动负载电路分析
下面通过一个具体电路来分析MOSFET的驱动条件：
图1：MOSFET驱动负载电路示意图
在图1的左侧电路中，栅极（G）电势为4V，源极（S）接地（0V），因此Vgs=4V，MOSFET导通，从图中可以看出Vds≈0.075V。而在右侧电路中，如果MOSFET导通，会导致Vs≈Vd=24V，此时Vgs=-20V，这显然不会使MOSFET导通。这种矛盾性使得右侧电路无法正常工作。
H桥驱动电路工作原理
H桥驱动电路是一种典型的直流电机控制电路，因其电路形状类似字母H而得名。电路由4个MOSFET组成，电机作为横杠连接在中间。通过控制不同MOSFET的导通状态，可以实现电机的正转和反转。
图2：H桥驱动电路工作原理图
- 电机正转：导通Q1和Q4，电流从电源正极经Q1、电机、Q4回到电源负极。
- 电机反转：导通Q2和Q3，电流从电源正极经Q3、电机、Q2回到电源负极。
MOSFET驱动条件注意事项
在实际应用中，需要注意MOSFET的导通条件是Vgs>3V，而不是简单的Vg>3V。例如，在图2所示的电机正转电路中，当Q1导通时，Vd≈Vs=24V，为了保证Vgs>3V，栅极电压Vg需要大于27V。这通常需要专门的MOSFET驱动芯片来实现。
总结
通过以上分析，我们可以看到理论知识与实际应用之间的密切关系。在学习过程中，既要掌握好理论知识，也要注重实践，这样才能更深刻地理解相关原理。希望本文的总结能帮助正在学习H桥驱动电路的同学更好地理解相关知识点。