闭合其他两个开关也会向电动机施加电流,但极性相反。这将导致电动机逆时针旋转。
虽然您可以使用物理开关构造H桥,但这种情况并不常见。在大多数情况下,开关会被半导体替代,例如双极结型晶体管(BJT)和MOSFET。
用半导体代替开关还有一个额外的优势–它也使您可以调节电动机的速度。
脉宽调制(PWM)脉冲宽度调制(PWM)本质上就是听起来的样子。脉冲被发送到控制H桥的晶体管,该晶体管以非常快的速度关闭和打开电子“开关”。
可以更改脉冲的宽度以设置“开”与“关”的比率。这具有控制电动机速度的效果。
与仅改变其电源电压相比,PWM是一种更好的调节直流电动机速度的方法。使用PWM时,电动机在整个速度范围内均以全转矩运行,这与使用电压控制在较低速度下遇到的降低转矩相反。
TB66121FNG H桥现在,让我们看一下“更好的” H桥模块。
TB6612FNG H桥是一款小型且价格低廉的双通道H桥控制器,它使用MOSFET来实现出色的性能。
用MOSFE驱动MOSFET具有比双极结型晶体管(BJT)更大的优势。
典型的BJT处于“接通”状态时,其电压降约为0.7伏,并且由于H桥需要电流通过两个BJT,因此总电压降为1.4伏。在低电压下,这确实无关紧要,如果为H桥提供6伏电压,则到电动机的输出将仅为4.6伏电压。在此示例中,H桥中损失了几乎25%的电压。这个能量以热量的形式消耗掉。这就是为什么大多数基于BJT的H桥都需要很大的散热器的原因。
使用MOSFET时,您没有固定的压降。取而代之的是,MOSFET导通时的电阻很小,通常只有几分之一欧姆。即使在H桥设计中两个MOSFET都“导通”时,总电阻也非常低,实际上,如果您在电源中使用的是细长导线,它的电阻可能都会比在H桥中的电阻大。
结果是极低的几乎可以忽略不计的电压降。这意味着几乎所有来自电源的电压都会传递到电动机。热量损失小。
TB6612FNG规格TB6612FNG具有以下规格(规格适用于模块中的两个H桥):
- 电机电源电压为2.5到13.5伏DC。
- 逻辑电源电压为2.7至5.5伏DC。
- 连续输出电流为1.2安培,峰值电流为3.2安培。
- 内置过热关机。
- 待机电源模式。
该设备是一种表面贴装芯片,可用于许多常见模块,
典型的TB6612FNG模块的引脚排列如下图所示:
关于模块布局要注意的一件事是,所有输入引脚都在一侧,而所有输出和电源引脚都在另一侧。尽管您可以根据需要将一个小的散热器固定在表面贴装芯片上,但该双H桥模块显然没有散热器。
控制TB6612FNGTB6612FNG可以在四种模式下运行:
- 顺时针旋转
- 逆时针旋转
- 短刹车
- 停止
为了控制H桥,您可以将AI1(或在某些型号上标有“ AIN1”的型号)和AI2(AIN2)引脚用于电机A的输出。B输入控制线以类似的方式用于电机B输出。
下表显示了它是如何工作的:
PWMA和PWMB输入用于以脉冲宽度调制的方式控制电机速度。
要注意的一件事是,要使TB6612FGH工作,您必须将待机输入(STBY)保持为高电平。您可以将其绑定到VCC或使用Arduino的输出来控制它。
第二个值得注意的观察结果是,正反转控制信号与流行的L298N H桥中使用的信号相同。这使得在许多情况下可以简单地用TB6612FNG作为直接替代品。
TB6612与L298N最后一段中的关键词是“在许多情况下”。在某些情况下(例如高压电动机),无法使用TB6612FNG。但是对于许多设计,包括使用6伏和12伏电动机的设计,它是提供改进性能的理想替代品。
以下是TB6612FNG和L298N的规格比较: