【干货】手把手教你设计直流电机驱动H桥电路，工作原理+电路设计

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今天给大家分享的是：

直流电机驱动H桥电路设计。

一、H桥电机驱动电路设计

H桥电路可以简单的进行设计，也可以加上保护和隔离。H桥可以用各种元件（双极晶体管、FET晶体管、MOS关、芯片）等来设计。

这里主要是用：

1、TTL/CMOS 兼容 Microchip / Maxim 4424/4427A MOS管驱动器芯片

可以保护逻辑芯片、隔离电噪声，并且防止分立式H桥中固有的潜在短路。

2、肖特基二极管

可以防止电机过压/欠压。

3、电容

可以降低电噪声并为驱动电路提供峰值功率。

4、上拉电阻

可以防止为微控制器供电/断电时不必要的电机运动。

下面为直流电机驱动H桥电路设计电路图：

二、H桥电机驱动电路原理

1、电阻 R1 和 R2

R1 和 R2 是上拉电路 ，阻值可以取10 kΩ 到 100 kΩ。

要确保输入都打开，除非来自微控制器的信号让关闭。当两者都打开/关闭时，电机不会旋转，因为没有电压差。

电阻 R1 和 R2

从理论上讲，电阻 R1 和 R2可以不用，不过当微控制器上电/断电的时候电机可能会抖动。

2、驱动芯片 IC1

IC1是双MOS晶体管驱动芯片 。TC4424系列都可以。MAX4427 和 TC4427A 相同，但额定电流较低。IXDN404 有最高的额定电流，是最好的选择。

该芯片提供两个独立的输入，与CMOS或TTL芯片兼容。该电路设计使用 IN A 来改变功率（开、关或中间脉冲），并使用 IN B 来确定方向。

OUT A 跟随 IN A 信号，但使用来自电源的全电压，而不是来自输入信号本身的微小电压。OUT B 以同样的方式跟随在 IN B 之后。

驱动芯片 IC1

例如，如果 IN A 完全打开（2.4 V或更高）并且 IN B 完全关闭（0.8 V或更低），则 OUT A 完全打开（高达 22 V）并且 OUT B 完全关闭（GND） 。电机电压为 22 V。

该芯片主要是用来保护静电敏感MOS管，同时还可以保护输入源免受电机反馈电流的影响，如果需要更好的保护，无噪声/电隔离，可以在输入处使用光隔离器。

H桥通常需要4个晶体管，每个晶体管形成字母“H”的一个角，电机是中间的条。

在这个设计中，芯片的每个输出形成字母“H”的完整垂直边，而电机仍然在中间，一侧是单输出，因此从一侧的顶部到一侧的底部不会形成短路。无论输入是什么，所有动力都必须通过电机从一侧传输到另一侧。

机械开关、继电器/逻辑门可以用于打开和关闭输入，可以使用芯片/定时器通过脉冲调制来提供快速的开/关脉冲。

3、二极管 D1 和 D3

D1 和 D3 使用的是1N5817肖特基二极管。

当来自电机的电压高于来自电池的电压时，D1 和D3 会打开，防止芯片过压。二极管的导通额定值必须低于芯片的导通额定值，否则二极管没有办法及时导通保护芯片。

由于二极管反向安装，电流无法从电池流向电机。如果正向安装，电流将绕过芯片，流向电机，芯片可能会短路。

二极管D1和D3

因为这样反向安装，所以二极管的反向电压才会这么重要。如果反向电压额定值小于电池满电压，电池将击穿反向二极管并直接击穿。

在这种情况下，1N5817 具有 20 V 反向击穿电压，可以与高达该电压的电池和电源一起使用。

4、二极管 D2 和 D4

D2和D4也是肖特基二极管，与D1和D3相同。

当电机电压低于 GND 时，D2 和 D4 导通，以保护芯片免受欠压（低于地电压）的影响。

二极管 D2 和 D4

实际上，D2和D4也可以不需要，不过考虑到寄生电压可能会压垮电压调节器，甚至会损坏驱动器芯片，因此还是加上了。

三、H桥电机驱动电路运行

在面包板上安装电路，如下所示，添加了LP2954 5V 稳压器、双色 LED 和两个用于测试的开关。

H桥电机驱动电路

电机

按下右侧按钮使电机逆时针转动并使 LED 呈绿色亮起。按下左侧按钮使电机顺时针转动并使 LED 呈红色亮起。按下两个按钮即可打开制动器（停止电机）并关闭 LED。足够快地踩下制动器可提供变速（0% 到 100% 之间）。

四、改进

如果你需要更大的电流，可以通过将两个芯片中间的铜箔堆叠在一起获得将近2/3A的电流，这样芯片也可以散热。

来源：robotroom

以上就是关于直流电机驱动器 H 桥电路的设计。

本土电源管理芯片上市公司营收top10 2023年

在现代电子设备中，电源管理芯片（PMIC）扮演着至关重要的角色，不仅确保设备安全稳定运行，还负责提高能源效率。电源管理芯片一般包括AC-DC转换器、DC-DC转换器、充电管理和充电保护芯片、无线充电器件，以及显示驱动和LED照明驱动芯片等。 继《本土信号链芯片上市公司营收top10 | 2023年》盘点后，本期与非网将聚焦本土电源管理芯片上市公司，详尽梳理本土电源管理芯片上市公司的2023年营业收入规模和企业动态。 根据与非网不完全统计数据，下图为本土上市公司中2023年电源管理芯片业务营业收入规模top10的公司，其中矽力杰、南芯科技、圣邦微电子、杰华特、英集芯等公司的电源管理芯片业务规模均高于12亿元，排名靠前，处于国内头部梯队。

注：各公司具体电源管理芯片收入业务口径详见文末附录，如有疑问，欢迎留言讨论。

矽力杰

2023年矽力杰营收为154亿新台币，换算成人民币口径为35.1亿元（人民币/新台币汇率取值4.4）。公司产品以电源管理芯片为主，主要包括：直流转换芯片，交直流转换芯片，多路电源管理芯片，LED照明芯片，电池管理系统芯片，光感，马达驱动，音频功放，电源模块，保护开关，静电保护，电表计量芯片及信号链芯片解决方案。公司下游应用领域主要为消费电子、工业用品、资讯产品、网络通讯产品和汽车电子，2023年的营收占比分别为：38%、34%、13%、7%、8%。 2023年矽力杰成功研发了业界首颗40V/15A全集成车规级H桥电机驱动芯片，内含逻辑控制、门驱动和功能保护的两个半桥组成，通过PWM控制、集成上管电流采样功能，具有全面的保护以及故障诊断功能。 研发方面，公司将继续坚持如下举措： 继续提升电压及电流能力以及持续更新设计工艺，并掌握市场脉搏及客户需求，进一步扩大市场应用产品的占有率；利用公司积累的电源管理相关技术，持续开发电源管理IC相关产品，并借由产品升级以提升市场定位；培养新技术人才，提升非电源相关产品应用比例，提供完整解决方案；提升产品稳定性、可靠性及使用寿命，增加研发比用于汽车电子、工业应用、5G通信、服务器产品等高端应用。

南芯科技

2023年南芯科技营收为17.8亿元，其中移动设备电源管理芯片、通用电源管理芯片、适配器电源管理芯片、汽车电子芯片分别为：13.8亿元、2.05亿元、1.64亿元、0.3亿元。公司作为专注于电源管理芯片的设计公司，产品覆盖了整个充电链路环节，是少数具备从供电端到设备端完整解决方案的本土企业，产品主要应用于手机市场及其他消费市场，工业市场及汽车市场基数较低。 值得指出的是，南芯科技是在电源及电池管理领域少数能与国际大厂直接竞争并实现高端产品国产替代的公司之一。在手机等消费电子应用领域，公司直接与同行业国际大厂竞争，并取代了部分国际大厂市场份额；在以充电管理芯片为代表的产品中，部分型号的关键技术指标已具备了与国际大厂相竞争的性能或超越国外竞品的性能。 具体下游应用方面，在智能手机领域，公司产品已进入荣耀、OPPO、小米、vivo、传音等知名手机品牌；在泛消费领域，公司产品已进入Anker、紫米、贝尔金、哈曼等品牌；在工业领域，公司产品已进入TTI等品牌；在汽车领域，公司产品已进入沃尔沃、现代等品牌。 值得一提的是，过去一年，南芯科技在汽车电子应用领域发展迅猛，实现营业收入0.3亿元，较去年同期增长89.02%，产品导入多家业内知名的头部客户。公司从车载无线有线充切入汽车头部厂商，并在汽车仪表、智能座舱、ADAS和BMS等领域开展产品布局规划。报告期内，公司USB及无线充电方案在客户端实现大规模量产；高性能DC-DC电源芯片、HSD芯片、E-fuse芯片等新产品在客户端实现规模送样，部分客户已经进入项目定点设计阶段。

圣邦微电子

2023年圣邦微电子营收为26.2亿元，其中电源管理产品和信号链产品分别为：17.5亿元和8.7亿元。公司下游应用领域主要分为消费类电子和泛工业，分别占营收约50%，其中手机约占17%，非手机消费类电子约占32%。 2023年，圣邦微电子的产品矩阵扩张呈现明显加速态势，从上年末的30大类4300余款增长至2023年末的32大类5200余款，共推出900余款新品，大幅高于2022年新增的500款数量。 过去一年，圣邦微电子推出一批具有世界先进水平的电源管理产品，包括高精度电压基准、具有负输入电压能力的高速低边栅极驱动器、8通道可配置PWM控制输出的低边驱动芯片、双向电荷泵、基于自主研发的AHP-COT-FB架构具有超快瞬态响应的高效DC/DC降压芯片、四通道AMOLED屏电源芯片、高效同步DC/DC升压芯片、1:500无闪烁动态范围PWM控制线性调光LED驱动器、输入电压60V最大占空比99%同步BUCK控制器、6MHz开关频率低功耗快速态响应DC/DC降压转换器、高速低边驱动芯片、8A高效同步降压芯片、支持NVDC带系统功率和主机即时监测的降压-升压充电控制器、23V/6A双向高限流精度电子保险丝、120V高速半桥驱动芯片、车规级同步降压转换器等，广泛覆盖到各个产品品类。 近年来，圣邦微电子在积极开拓国际市场，凭借优异的产品性能和品质、及时到位的支持与服务赢得了众多国际客户的信任与青睐，取得了不少开拓性的成果。2023年公司国外营收达到1.24亿元，营收占比为4.74%，在本土模拟芯片厂商中处于领先地位。

杰华特

2023年杰华特营收为12.97亿元，其中DC-DC、AC-DC、线性电源芯片、电源管理芯片的营收分别为7.0亿元、3.68亿元、1.9亿元和0.195亿元，产品下游应用广泛，2023年三季度下游应用领域中消费类、通讯和计算、工业和汽车、其他，营收占比分别为40%、40%、15%、5%。 过去一年，杰华特推出100V DC-DC、升降压（buck-boost）DC-DC、放大器，比较器，模拟开关等多款产品，在新能源、汽车等领域得到了客户的肯定。在电子保护开关（eFuse）品类，公司推出一款业界领先水平的50A功率管集成产品，具有导通功耗小、启动电流能力大、恶劣情况下保护性能强等优点，获得了计算领域客户的广泛好评。另外，公司开发了多款汽车级LDO，可应用于智能座舱、辅助驾驶等领域，并推出了多款可应用于通信和服务器的超低噪声高性能大电流LDO，完成了LDO产品的重要布局。 值得一提的是，杰华特是业界少数拥有完整DC-DC芯片产品组合的集成电路厂商，产品覆盖5-700V低中高全电压等级，公司基于不同电压等级转换需求相匹配的自有工艺进行电路设计，实现晶粒面积小于竞品，具有一定成本优势。 公司优势产品DrMOS和多相业务推进整体符合预期，相关业务在持续推进中，其30A-90A DrMOS及6相、8相等多相控制器均已实现量产，2023年重点推出了90A的DrMOS产品，2024年计划推出12相多相电源产品。目前，公司在PC、服务器、AI、自动驾驶等应用领域已形成完整的DRMOS+多相的产品矩阵。

英集芯

2023年英集芯营收为12.16亿元，其中电源管理芯片、快充协议芯片分别为8.50亿元和3.52亿元，公司产品主要应用于消费电子，如手机、移动电源、快充电源适配器、无线充电器、车载充电器、TWS耳机充电仓等领域，并持续在智能音频处理、家用电器、物联网、汽车电子等方向进行布局。 英集芯利用数模混合的优势技术，在单芯片集成各种丰富功能，响应客户需求，提供高集成、高性价比且能灵活配置的电源管理SoC芯片，快速发展成为国内主要的电源管理芯片供应商之一。英集芯的快充协议芯片获得全球首个QC5.0认证，公司是首批Vooc SuperVooc授权厂商，取得PD认证芯片品类较多的厂商。因此，公司成为了消费电子市场主要的电源管理芯片和快充协议芯片供应商之一。公司基于自主研发的快充接口协议全集成技术设计的芯片产品，获得了高通、联发科、展讯、华为、三星、OPPO、小米、vivo等主流平台的协议授权。 值得关注的是，过去几年，英集芯着重发力新兴市场，加大车规、BMS、新能源等领域的研发力度，丰富产品线。2023年公司自研的车规芯片顺利通过SGS AEC-Q100车规认证，正式进入汽车前装市场，目前公司车规芯片已经实现量产，成功导入国内外汽车厂商。 未来公司的研发重心还是聚焦在电源管理芯片和快充芯片。其中电源管理芯片产品拟实现电子设备成本和性能的平衡、功耗和成本的优化，通过控制输入电压电流等来有效延长电子设备电池寿命，通过可配置选项完成客户新增需求；快充芯片产品拟实现兼容各种快充协议和快充设备，保证适配器以及设备的最佳的充电功率，以及适配目前最新的快充协议标准。附录

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