全面解析電機驅動芯片A4950及H橋電路，主要分為以下幾個方面：

一、H橋電路基礎知識

1.原理圖(以全NMOS管為例)

從上圖可看出，此電機驅動電路由4個NMOS管構成，形如H型，故名為H橋電路。通過控制4個MOS管的導通與截止達到對中間電機的不同控制效果。NMOS管的柵極為高電平時導通，低電平時截止。

2. H橋工作模式

正轉模式

當Q1、Q4的柵極為高電平，Q2、Q3為低電平時，Q1，Q4導通，如下圖所示，電機正向旋轉。

反轉模式

當Q2、Q3的柵極為高電平，Q1、Q4為低電平時，Q2，Q3導通，如下圖所示，電機反向旋轉。

3.補充

H橋中絕對不能出現同側(左側/右側)的FET同時導通的情況，因為這樣會導致電流不經過電機直接到地，(關注：電路一點通)形成短路!因此在狀態切換時需要一步一步來，而集成H橋的芯片一般會在內部自動解決這個問題(利用死區控制)，如下圖所示：在正轉和制動之間切換時，會有一個過渡狀態(OFF)。

★此處還需補充一個知識：MOS管的高端與低端驅動。簡單來說，高端驅動即MOS管在負載的高電位一端;相反低端驅動即MOS管在負載的低電位一端。如下圖所示：Q1、Q3為高端驅動，Q2、Q4為低端驅動。在H橋中也常常被稱為上臂和下臂。

此外，如果對MOS管原理有所了解，則可看出，打開高端NMOS所需的柵極電壓會比打開低端NMOS所需的柵極電壓大很多(要高于驅動電源電壓)。(因為開啟需要條件Vgs>Vth，而高端MOS導通后的源極電位較高，幾乎接近電源電壓，此時如果柵極電壓仍為電源電壓，則又關斷)

驅動電壓越大，轉速越快;電流越大，扭矩越大;

當扭矩<負載時，電機轉速會下降，電流上升從而增大扭矩。當負載非常大，電機帶不動從而停止轉動時(堵轉)，電流達到最大值，此時需特別注意，很有可能燒壞電機驅動。

二、什么是A4950

A4950是美國埃戈羅公司生產的一款單H橋電機驅動芯片。因此網上賣的模塊多是使用兩塊芯片以達到可以控制兩個直流電機的能力。

提供輸入端子用于利用外部施加的PWM控制信號控制DC電機的速度和方向。提供內部同步整流控制電路以在PWM操作期間降低功耗。

電機驅動電壓：8~40V，輸出最大電流可達3.5A

推薦驅動頻率：500Hz~30KHz

內置過溫保護，短路保護和可選擇的過流保護

三、A4950引腳封裝與功能框圖

圖 3 A4950引腳封裝

圖 4 A4950功能框圖 通過引腳說明和功能框圖可看出，此芯片不同之處有：

只有單H橋，因此引腳較少;

限流比較的參考電壓由外部給出(VREF腳);因此限流值Isense=Vref/10/Rsense。如上面的模塊中，Vref接5V，Rsense為R250精密檢測電阻(0.25Ω)，因此限流值為2A。

當IN1和IN2均保持低電平1ms，芯片進入待機模式。而不是通過引腳直接控制。

四、A4950驅動電路使用說明

圖 6 A4950驅動電路 驅動電路接口說明：

1.VM：驅動模塊的電源，根據電機的參數輸入，實測范圍8~40V;

2.VCC：接5V輸入，不能輸入3.3V，不然會影響性能;

3.GND：接地引腳 控制示例(在以上的3個引腳都接好的情況下)：

任務1：A電機正轉，占空比50%

方案：電機A的2個線分別接AOUT1、AOUT2。AIN1接高電平，AIN2接50%的PWM

任務2：B電機反轉，占空比20%

方案：電機B的2個線分別接BOUT1、BOUT2。BIN1接20%的PWM，BIN2接高電平

五、A4950邏輯控制

表為最基礎邏輯控制表：

此表可對直流電機進行簡單的驅動與制動(此時電機工作于全速狀態，無速度控制)。

把xIN1和xIN2分別接到單片機I/O口，xOUT1和xOUT2接到直流電機兩端。 當控制xIN1為1，xIN2為0時，電機便正轉。

再進一步便可借助PWM對電機轉速進行控制，如下表所示：

以xIN1為PWM，xIN2為0為例，電機在正向轉動模式與快衰減模式之間不斷切換。

波形圖類似如下：前面提到，電壓的大小決定直流電機轉速。從第三個圖V12=Vout1-Vout2可看出，加在電機兩端的電壓變化隨著PWM變化，則其平均值Vave=D*Vcc(D為PWM占空比，VCC為驅動電壓)也隨著占空比的增大而增大，從而速度也相應增加;反之則降低。 PWM的頻率一般選在5k~20kHz。

把上表歸納總結一下：

1.當xIN中有一個恒為低電平，另一個為PWM時:采取正反轉與滑動/快衰減，占空比越大，轉速越快。

2.當xIN中有一個恒為高電平，另一個為PWM時:采取正反轉與制動/慢衰減，占空比越小，轉速越快。

六、總結

1.可通過兩個H橋輸出的并聯控制一個直流電機，這樣最大驅動電流可翻倍，這在芯片的數據手冊中均有說明;

2.和A4950的體積小，外接元件少，使用簡單;

3.A4950雖然價格稍貴且需兩塊芯片才能實現雙H橋;

4.選擇集成H橋芯片時，需要考慮的參數有：可承受的工作電流要大于電機的堵轉電流，防止堵轉時驅動芯片燒毀;導通電阻盡可能小，減少芯片的發熱損耗;

5.A4950所能驅動的電流最大也就3.5A。對于一些堵轉電流十幾安的電機來說是遠遠不夠的。此時常常采取電橋驅動+MOS管的方式自行搭建H橋。

審核編輯：湯梓紅