基于HIP4081的厚膜H桥电机驱动电路设计

前言：随着电力电子技术的进步和微处理器技术的应用，大大改变了电机控制、电气传动的面貌。形成了一门多学科交叉的“运动控制”技术。运动控制系统能使被控机械运动实现的位置控制、速度控制、加速度控制、转矩或力的控制，以及这些被控机械量的综合控制。H桥驱动电路能与主处理器、电机等构成一个完整的运动控制系统，可应用于步进电机、交流电机及直流电机等的运动控制。

　　1 电机运动控制及其驱动电路

　　在电机的运动控制中，zui常见的是电机的双向转动和调速，流经电机绕组的电流大小和方向要受控。

　　图1，图2是由4个N沟道MOs管（M1～M4）和一个电机（M）组成的H桥。在图1中，当M1和M4导通时，电流从电源正极经M1从左至右穿过电机，然后再经M4回到电源负极，电机沿顺时针转动。在图2中，当M3和M2导通时，电流从右至左流过电机，电机沿逆时针转动。因此，通过调整MOS管的导通与截止时序可以控制电机的转向，通过调整流经电机电流的大小可以控制电机的转速。

　　在此介绍一款基于HIP4081设计的厚膜H桥电机驱动电路，用于某炮瞄系统。电路内部集成了CMOS控制电路和由MOS管组成的H桥，它能为负载提供5 A的连续电流。该电路能在60 V的供电电源范围内安全工作，用户只需提供与TTL电平兼容的PWM信号就可进行4象限模式的幅值和方向同时控制，而且与数字控制器的接口非常简单。其内部电路可提供适当的死区时间间隔以保护H桥的4个N沟道场效应管，效率可达97％。提供有与TTL兼容的使能管脚来关断4个场效应管。

　　2 HIP4081内部结构及技术特点

　　HIP4081是intersil公司推出的一款专门用于控制H桥的高频全桥驱动芯片。采用闩锁抗干扰CMOS制造工艺，具有独立的低端和输入通道，分别独立驱动4个N沟道MoS管；输出峰值电流为2 A；芯片内部具有电荷泵和死区时间设置；悬浮电源采用自举电路，其工作电压可达95 V，逻辑电源电压范围6～15 V，工作频率高，可达1 MHz；具有能控制所有输入的禁止端，可方便地与外接元件形成保护电路。图3给出HIP4081的引脚排列定义，图4显示了1／2HIP4081（A边）的内部功能框图。主要组成部分有：逻辑输入、使能、电荷泵、电平平移及死区时间设置等。