H桥驱动直流电机电路及工作效率计算-KIA MOS管
H桥驱动直流电机是很常见的应用,常见的方式有三种,三极管驱动、MOS管驱动、集成电路驱动。那么对于这三种方式驱动直流电机也存在各自的优缺点,集成电路比较方便,但是效率比较低;MOS管效率是最高的,三极管效率居中。涉及到具体的电路里面以及工作效率应该如何计算呢?
之所以存在工作效率的高低,归根结底是因为晶体管上在导通和关断的时候在集电极和发射极会存在压降,虽然我们平时分析的时候可以将其忽略掉,因为只有零点几伏,但是计算效率的时候,就要将其考虑进来了。为了便于比较,将 H 桥的驱动电流定位在 2A 水平上,而电压在 5 - 12V 之间。
以驱动一个 5V 、 2A 的直流电机为例
三极管驱动:
之所以存在功率消耗主要原因是三极管导通、截止存在压降,规格书上可以看到S8050压降为0.5V,S8550压降为1.2V
三极管消耗功率为:(0.6+1.2)*2=3.6W电机得到的功率为:5*2=10W
效率为:10/13.6=73.5%
个人觉得上述电路应该将NPN以及PNP换个位置比较好,电路没有验证,此处不做产品性能分析,只从效率做探讨。
MOS管驱动:
MOS的导通压降要通过导通电阻来计算,IRF9540导通电阻为0.2Ω,导通压降为2*0.2=0.4V;IRF3205导通电阻为0.008Ω,导通压降为2*0.008=0.016V
MOS的消耗功率为:2*(0.4+0.016)=0.832W
电机得到的功率为:5*2=10W
效率为:10/10.832=92.3%
集成电路驱动:
VCEsat(H)为上桥臂压降,2A时为2.7V
VCEsat(L)为上桥臂压降,2A时为2.3V
VCEsat为上下桥臂压降之和,2A时为4.9V
集成电路L298N消耗功率为:2*4.9=9.8W
电机得到的功率为:5*2=10W
效率为:10/19.8=50.5%
通过上面的分析计算可以很数据化的看出来MOS管的效率高于三极管高于集成电路,用独立元器件搭建H桥成本低,效率高,但需要比较高的技术要求,稳定性的有待验证;而集成电路则方便快捷,但是效率就比较低了。
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