【R课堂】电机和电机驱动概述（13）输出状态的切换

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H桥电路：输出状态的切换
在向电机的两个端子施加电压时有四种连接方式：
 ①两个端子都不与任何地方连接。
 ②将直流电源的（+）连接至一个端子，（-）连接至另一端子。
 ③将直流电源按照与②相反的极性连接至电机。
 ④两个端子之间相连接。


如果可以输入2位二进制值，则可以通过它们的组合来创建这四种状态。举一个简单的例子，如果有2个逻辑输入端子，则可以获得2*2=4种组合。下面是内置H桥电路的有刷直流电机驱动器的示例，这里给出了大致的内部功能框图。

内部功能框图

用于切换H桥状态的逻辑电路是以IN1和IN2作为输入、由虚线围起来的部分。该逻辑电路的真值表如下：

逻辑电路的真值表

可以看出相对于IN输入逻辑的VG状态。VG是Q1～Q4的各MOSFET的栅极电压状态。例如，Q1的VG为H，这表示施加了H电平的电压，而不是直接表示Q1的ON/OFF。
该H桥是Pch MOSFET（Q1，Q3）和Nch MOSFET的组合。高边侧是Pch，低边侧是Nch对（Q1和Q2，Q3和Q4），各漏极和源极都已连接并成为OUT1（Q1和Q2对）和OUT2（Q3和Q4对）的输出。
从框图中可以看出，Pch的Q1和Q3在栅极上带有活动状态的L符号，因此VG为L，处于导通（ON）状态。Q2和Q4为活动状态的H，因此Q2和Q4为H，并处于导通（ON）状态。仅从这点看，它与CMOS逆变器逻辑电路相同，但是栅极由IN1和IN2分别控制。
OUT对应创建四种所需状态。OPEN表示所有MOSFET均关断且处于高阻抗状态。L表示通过MOSFET连接到GND，H表示连接到电机电源VM。
尽管与H桥的控制逻辑没有直接关系，但功能模块中显示的电平转换（Level Shift）和同时导通防止功能是硬件控制所需功能的示例。


电平转换是一种可转换低电压逻辑电路的输出电压以适应高电压MOSFET驱动的电路。逻辑电路部分设计为在3.3V或2.5V的常规逻辑电平下运行，但H桥部分则在5V、12V、24V等高电压（电机的驱动电压）下运行。因此，由于不能直接用低电压逻辑输出电平来驱动而需要电平转换电路。

有奖问答:同时导通防止功能是用来防止在高边晶体管和低边晶体管ON/OFF切换时可能会发生的_________的功能。

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