H-мост для двигателя
Реверс двигателя постоянного тока: 4 ключа, сквозной ток и dead-time, ШИМ-управление скоростью.
Как работает
H-мост подаёт на двигатель напряжение любой полярности в зависимости от того, какая диагональная пара ключей открыта. Открыты Q1 + Q4 — ток идёт «вперёд» (+Vmot→Q1→M→Q4→GND); открыты Q3 + Q2 — «назад». Скорость задаёт ШИМ: Uср = D · Vmot. Индуктивность обмотки требует диодов обратного хода (freewheeling): при выключении ключа ток обмотки замыкается через них и не пробивает ключи (U = L·di/dt).
Главная опасность — сквозной ток (shoot-through): если одновременно открыть верхний и нижний ключ одного плеча, +Vmot закорачивается на GND. Поэтому при переключении вводят мёртвое время t_dt — паузу, когда оба ключа плеча закрыты. Достаточно t_dt > t_off, где t ≈ Qg·Rg / (Vdrv − Vth). Резистор Rgs не даёт ёмкости Миллера приоткрыть выключенный ключ при быстром фронте на стоке.
Типовые номиналы
| Элемент | Номинал | Примечание |
|---|---|---|
| Q1–Q4 | N-MOSFET (IRF3205) | для логики — logic-level IRLZ44N |
| Rg (затвор) | 10–47 Ом | скорость фронтов и t_dt; меньше = быстрее |
| Rgs | 10–100 кОм | удержание ключа закрытым |
| D1–D4 | Шоттки 60 В, ≥ I_motor | SB560; дублируют body-диод |
| C_bypass | 100–470 мкФ + 0,1 мкФ | по силовой шине у моста |
| t_dt | 0,5–2 мкс | мёртвое время, больше t_off ключа |
Рассчитать номиналы онлайн
Пример: мотор 24 В / 5 А, ключи IRF3205 (Qg ≈ 146 нКл), драйвер 10 В, Vth ≈ 4 В, Rg = 22 Ом. t ≈ 146e−9·22/(10−4) ≈ 0,54 мкс → берём t_dt = 1,5 мкс с запасом. При D = 0,6: Uср = 14,4 В.
Значения хранятся в ссылке — отправьте её коллеге или сохраните расчёт в браузере.