[实用新型]改进型的H桥电路

说明书

技术领域

本实用新型专利涉及工控领域中所使用的H桥电路，尤其是恒相流步进、伺服电机驱动器中所使用的H桥电路，集成专用的H桥电路芯片也可涉及本专利的思路。 

背景技术

目前，在工控领域中，尤其是步进、伺服电机的驱动器电路中，PWM控制H桥电路实现对输出相电流的平稳斩波是该领域的主流技术方法。如图2所示，Q1-Q4为4个三极管，也可以是MOSFET和二极管的组合,L代表电机线圈，PWM1和PWM2是一对正负的PWM波。由4个单三极管构成双桥路，其中，Q1,Q2为上桥PNP管，Q3,Q4为下桥NPN管，PWM1接入Q1,Q3的基极，PWM2接入Q2,Q4的基极，这样，由于Q1导通时，Q2,Q3截止，Q4导通，电流增大；反之，Q2导通时，Q1,Q4截止，Q3导通，电流减小，PWM波控制上下管子的导通和截止，通过PWM波的占空比调节正反向电流的导通时间，可对电流进行斩波处理，实现对输出电流的斩波稳流。在此过程中，PWM波的频率越高，输出电流值越稳定，纹波幅度，电机运行越平稳，噪声性能越好。但是，由于三极管本身的发热和开关频率关系可知，PWM波的频率越高，即三级管的开关频率越高，其发热量越大，对三级管的性能参数造成负面影响，导致实际的应用中，由于受到H桥电路的制约，PWM波斩波频率只能到20-40KHz。 

发明内容

针对上述问题，本实用新型所涉及的一种改进型H桥电路为了克服现有的H桥电路的开关频率受到发热量的制约，对现有的H桥电路进行改进优化，设计一中新型的H桥电路，使每个三极管在不增加发热量和功耗的同时，用以提高PWM波的频率。 

本实用新型为了实现上述问题，可以使用以下方案： 

本实用型新提供了一种改进型H桥电路，包括：上桥电路和下桥电路，上桥电路与下桥电路之间并联了电机线圈，其特征在于：两组镜像设置的PNP型三极管，分别为第一组镜像设置的PNP型三极管（Q1-1，Q2-1）和第二组镜像设置的PNP型三极管(Q1-2,Q2-2)，两组镜像设置的PNP型三极管之间以共集电极连接；两组镜像设置的NPN型三极管，分别为第一组镜像设置的NPN型三极管(Q3-1,Q4-1)和第二组镜像设置的PNP型三极管(Q3-2,Q4-2)，两组镜像设置的NPN型三极管之间以共发射极连接；四个逻辑轮换开关，两个逻辑轮换开关为第一组逻辑轮换开关，另外两个逻辑轮换开关为第二组逻辑轮换开 关，每个逻辑轮换开关包括两个输入端口和两个输出端口；以及选通模块，产生PWM信号，将PWM信号分成正的PWM信号和负的PWM信号，并分别向四个逻辑轮换开关的输入端发送正的PWM信号、负的PWM型号和与PWM信号同周期的方波信号，用于对两组镜像设置的PNP三级管和两组镜像设置的NPN三极管的开通和截止进行选通；其中，两组镜像设置的PNP型三极管之间发射极与发射极相连并连接电源，两组镜像设置的NPN型三极管之间集电极与集电极相连，发射极与发射极相连并接地，两组镜像设置的NPN型三极管与两组镜像设置的PNP型三极管之间集电极与集电极相连，第一组逻辑轮换开关的输出端口分别与两组镜像设置的NPN三极管的基极相连，组成上桥电路(11),第二组逻辑轮换开关的输出端口分别与两组镜像设置的PNP三极管的基极相连，组成下桥电路(12)。 

本实用新型所涉及的H型桥电路，第一组逻辑轮换开关(U1,U2)中相对应的一对输出端口(C)分别与上桥电路的第一组镜像设置的PNP型三极管的基极相连，另一对输出端口(D)分别与第二组镜像设置的PNP型三级管的基极相连，第二组逻辑轮换开关(U3,U4)中相对应的一对输出端口(G)分别与下桥电路的第一组镜像设置的NPN型三极管的基极相连，另一对输出端口(H)分别与第二组镜像设置的NPN型三级管的基极相连。 

进一步，方波信号分别发送到四个逻辑轮换开关(U1,U2,U3,U4)的一个输入端口(A)，正的PWM信号分别发送到第一组逻辑轮换开关中的一个逻辑轮换开关（U1）的一个输入端口(B)和第二组逻辑轮换开关中的一个逻辑轮换开关（U4）的一个输入端口(F)，负的PWM信号分别发送到第一组逻辑轮换开关的另一个逻辑轮换开关（U2）的一个输入端口（B）和第二组逻辑轮换开关的另一个逻辑轮换开关（U3）输入端口（F）。 

另外，输入的PWM信号在一个周期中，当方波信号处于第一个周期时，第二组镜像对称的PNP型三极管与第一组镜像对称的NPN型三极管导通工作形成一个H型桥电路，当方波信号处于下一个周期时，第一组镜像对称的PNP型三极管与第二组镜像对称的NPN型三极管导通工作形成一个H型桥电路。 

实用新型的作用和效果