hg7881电机驱动工作原理（hg7881电机驱动工作原理）

（原作者，CSDN博主“万树不会咕咚u”，特此向您表示感谢！~）

1. 示意图

以下内容是我在第十四新手四轮组使用的驱动原理图。因为突然回顾了一下之前做的驱动电路，所以记录下来，以防忘记。下面仅列出以下主要电路：

2. 电路简化后再分析的前提

作为前提，我们首先明确以下知识点，然后省略无关元件，对主电路进行分析。

MOS管导通的实质是给GS结电容充电。上图原理图中，我在G级串联了一个电阻，限制充电速度，防止充电过快引起振荡。

栅极电阻通常串联一个10欧左右的电阻，GS级通常并联一个10K的电阻，以在关断期间对结电容进行放电。

不需要与MOS管并联的二极管，因为MOS管内部集成有二极管，即体二极管。

不考虑10欧左右的串联电阻和GS级并联的10K欧电阻，以及MOS管外额外并联的二极管，电路简化为下图进行分析：

3、分析一下自己的理解

《1》管脚说明

《2》MOS管高端驱动和低端驱动

所谓高边驱动或低边驱动，是指电子电路驱动负载时以及需要控制开关时开关在电路中的位置。 “高”指的是“电源”，“低”指的是“地”。

低边驱动的简单理解是：负载的一端默认连接到电路的正级，即电源，负载的另一端连接到开关管。当开关打开时，负载的另一端接地，负载开始工作。当开关关闭时，负载的另一端与地断开，负载停止工作。低边驱动器/开关英文：Low Side Drivers，简称LSD。具体来说，当使用MOS管作为开关时，MOS管相对于负载处于电位低端，其中D通过负载连接到电源，S直接接地。

对于NMOS管来说，只有Vgs大于开启电压时，MOS管才能导通。因此，当它不导通时，S 处于不可确定的电势。如果Vgs大于导通电压，则DS导通，并且S被确定为地电势。此时仍然可以保证Vgs大于导通电压，DS保持导通。

对于PMOS管来说，只有当Vgs小于某个值时，MOS才能导通。此时，S处于不确定势。如果Vgs小于导通电压，即使导通，S也肯定会下降到地电位，并且不能保证Vgs小于导通电压。

高边驱动简单理解为：负载的一端默认连接到电路的负级，负载的另一端连接到开关。当开关接通时，负载的另一端接通电源，负载开始工作。当开关关闭时，负载的另一端与电源断开，负载停止工作。高边驱动器/开关英文：High Side Drivers，简称HSD；具体使用MOS管作为开关时，MOS管相对于负载处于电位高端，其中D直接连接电源，S通过负载接地。

对于NMOS来说，只有Vgs大于开启电压时，MOS管才能导通。因此，当它不导通时，S 处于不可确定的电势。即使Vgs大于导通电压，DS导通后，DS电位也等于电源电位。除非G电极电位高于电源电位，否则无法维持导通状态。

对于PMOS来说，只有当Vgs小于某个值时，MOS才能导通。此时，S处于不确定势。如果Vgs低于导通电压，DS导通，则DS仍处于电源电位，Vgs仍可保持低于导通电压，从而使MOS保持导通状态。

总结：PMOS适合作为高端驱动，NMOS适合作为低端驱动。但由于技术等多种原因。在大电流的情况下，通常仍采用NMOS作为高边驱动器。因此，为了保证高端驱动NMOS的Vgs保持大于导通电压。我们将使用半桥驱动芯片。半桥驱动芯片采用高端驱动NMOS的S极作为参考地，输出恒定的导通电压来控制MOS的导通。

《3》电机驱动电路分析

如上面的电机驱动原理图所示，我使用的是HIP4082全桥驱动芯片。使用高端驱动NMOS 作为参考地。

因为我们用的是NMOS管，所以当Ugs的电压大于导通电压时，MOS管导通。我这里采用的自举方式输出一个恒定的导通电压来控制MOS管的导通。

我们来解释一下HIP4082驱动芯片上的自举电路原理：

首先，BHS引脚中的HS指的是High S极，也就是上管Q5的S极。可以看到这里下管Q7的S极是接地的，所以如果下管Q7处于导通状态，BHS引脚，即上三极管Q5的S极就相当于接地了。此时BHS的电压就是上图中Q5的S极的电压。

此时，外部电源通过自举二极管对自举电容进行充电。

当下晶体管Q7当前导通，上晶体管Q5截止时，外部电源通过二极管和自举电容对电容充电，此时BHB和BHO引脚处于短路状态。此时，上MOS管Q5导通。

我们首先假设C10在12V电压下充满电。由于BHB和BHO短路，自举电容充电的功率通过BHS提升到BHO，所以BHB和BHO的电压相同。那么此时Q5的S电平接地。当忽略R13时，电压约为12V，相当于在Vgs之间连接了一个恒压，以维持此处NMOS管不可避免的导通。这里通过自举恒压，保证Vgs的电压大于MOS管的导通电压，解决了上述NMOS高边驱动时导通状态不确定的问题。

经过上述步骤后，上管Q5导通，下管Q7截止。此时BHB和BHO不再短路。由于电容器已充满电，因此BHB的电压高于BHS的电压。这时候我手绘了电路如下图：

以上就是自举电路的原理。

值得注意的是：

正是因为这里的自举电容只有在下管Q7导通时才能充电，所以一般的NMOS桥驱动器无法输出100%的占空比。你可以这样理解，就是电容中的电维持了上三极管Q5的持续导通。例如，我假设电容器充满电后电压为12V，但有时电容器中的电会放电。当自举电容耗尽时，它就不能再升压。此时上管Q5关断，这个过程比较慢，可能会导致上管G极电压出现在非饱和区和截止区，导致上管gg ，所以占空比一般限制在最大95%到98%95\%到98\%95%到98%。然后上管Q5关断后，Q7导通，继续给电容充电。然后循环这个过程。

上图只是我们使用的某个驱动芯片。下面列出的是一般性解释自举电路内部原理的图。 Vbs（驱动电路的Vb和Vs引脚之间的电压差）提供集成电路的高端驱动电路。电源。电源电压必须在10-20V之间，才能保证驱动集成电路能够充分驱动MOS栅极器件。 Vbs电源是一个浮动电源，加在Vs电压上（Vs通常是高频方波）。产生Vbs 浮动电源的方法有很多种，其中之一就是本文所述的自举方法。这种方法的优点是简单、便宜，但也有局限性。占空比和开启时间受到自举电容充电的限制（长期导通和大占空比需要电荷泵电路的支持，详见AN-978C）：

对于包含自举电路的PCB布局方法，应注意使自举电容尽可能靠近IC的引脚。如下图所示，至少一个低ESR电容器提供附近耦合。例如：如果使用铝电解电容器作为自举电容器，则应使用陶瓷电容器。如果自举电容器是陶瓷或钽电容器，则其本身的局部耦合就足够了。

【4】具体通过PWM控制电机占空比

首先列出HIP4082芯片引脚的真值表：

首先，看一下DIS 引脚。该引脚的作用是控制芯片是否工作。我本来是接低电平的，这说明芯片一直在工作。但也可以连接IO口，让GPIO输出高电平或低电平来控制芯片是否工作。

看一下BHO和BLO的引脚，我的理解是B代表这个芯片控制的一个半桥引脚的起始字符，A是另一个半桥引脚的起始字符，H（高）代表上管。L（low）表示下管，O表示ON，表示打开。从真值表中我们可以看出，以B开头的半桥引脚为例：

当BLI为高电平时，就意味着比如说我现在给出的90%90\%90%占空比，在高电平期间，无论BHI连接到什么电平，这个此时12V高电平接通。此时下管关闭，上管开启。即这段时间用来输出占空比为90%90\%90%的电机。

当BLI为低电平时，即90%90\%90%占空比中的另外10\%为低电平。如果BHI为高电平，上管关闭，下管导通，这就是自举电容充电的时间。

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