基于HIP4081的厚膜H桥电机驱动电路设计

1 电机运动控制及其驱动电路
在电机的运动控制中，最常见的是电机的双向转动和调速，流经电机绕组的电流大小和方向要受控。
图1，图2是由4个N沟道MOs管(M1～M4)和一个电机(M)组成的H桥。在图1中，当M1和M4导通时，电流从电源正极经M1从左至右穿过电机，然后再经M4回到电源负极，电机沿顺时针转动。在图2中，当M3和M2导通时，电流从右至左流过电机，电机沿逆时针转动。因此，通过调整MOS管的导通与截止时序可以控制电机的转向，通过调整流经电机电流的大小可以控制电机的转速。

在此介绍一款基于HIP4081设计的厚膜H桥电机驱动电路，用于某炮瞄系统。电路内部集成了CMOS控制电路和由MOS管组成的H桥，它能为负载提供5 A的连续电流。该电路能在60 V的供电电源范围内安全工作，用户只需提供与TTL电平兼容的PWM信号就可进行4象限模式的幅值和方向同时控制，而且与数字控制器的接口非常简单。其内部电路可提供适当的死区时间间隔以保护H桥的4个N沟道场效应管，效率可达97％。提供有与TTL兼容的使能管脚来关断4个场效应管。

2 HIP4081内部结构及技术特点
HIP4081是intersil公司推出的一款专门用于控制H桥的高频全桥驱动芯片。采用闩锁抗干扰CMOS制造工艺，具有独立的低端和高端输入通道，分别独立驱动4个N沟道MoS管；输出峰值电流为2 A；芯片内部具有电荷泵和死区时间设置；悬浮电源采用自举电路，其高端工作电压可达95 V，逻辑电源电压范围6～15 V，工作频率高，可达1 MHz；具有能控制所有输入的禁止端，可方便地与外接元件形成保护电路。图3给出HIP4081的引脚排列定义，图4显示了1／2HIP4081(A边)的内部功能框图。主要组成部分有：逻辑输入、使能、电荷泵、电平平移及死区时间设置等。

3 HIP4081引脚排列
在图4中，Au，AHl分别是A边的低边输入和高边输入；ALO，AHO分别是A边的低边输出和高边输出，DIS是使能输入；在另一半(B边)的内部功能图中，BLI、BHl分别是B边的低边输入和高边输入；BL0，BH0分别是B边的低边输出和高边输出。他们之间的逻辑关系如表1所示。

3 电路实现基本原理
电路原理框如图5所示。

在图5中，VCC为内部逻辑电路和MOS管上臂和下臂驱动器的低压电源；Vs为H桥供电电源，MOS管从这个电源端获得输出电流，该脚电压范围为Vcc～+80 V；V01，为半桥的输出脚1，当PwM输入ALI为高，BLI为低时，该脚输出为Vs；Vo2为半桥的输出脚2，当PwM输入ALI为低，BLl为高时，该脚输出为Vs；SENSE为2个半桥下臂的共同联接点，可连接一个到Vs地的检测电阻以检测电流，该脚也可以直接连到Vs的地。GND为输入逻辑和Vcc的地；PWM输人为用于输入与TTL兼容的PwM信号，占空比在O％～100％之间；DIS为用于关断4个MOS管，该脚为1时为关断，为0时使能。