三種驅(qū)動(dòng)H橋的效率計(jì)算方法解析

用H橋來(lái)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)是很常見(jiàn)的應(yīng)用，常見(jiàn)的方式有三種，三極管驅(qū)動(dòng)、MOS管驅(qū)動(dòng)、集成電路驅(qū)動(dòng)。那么對(duì)于這三種方式驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)我們大概都知道存在各自的優(yōu)缺點(diǎn)，集成電路比較方便，但是效率比較低；MOS管效率是最高的，三極管效率居中，我們腦海里都有這么一個(gè)大概的印象，但是涉及到具體的電路里面以及工作效率應(yīng)該如何計(jì)算呢，我在這里將三種驅(qū)動(dòng)H橋的效率計(jì)算方法和大家討論下：
之所以存在工作效率的高低，歸根結(jié)底是因?yàn)榫w管上在導(dǎo)通和關(guān)斷的時(shí)候在集電極和發(fā)射極會(huì)存在壓降，雖然我們平時(shí)分析的時(shí)候可以將其忽略掉，因?yàn)橹挥辛泓c(diǎn)幾伏，但是計(jì)算效率的時(shí)候，就要將其考慮進(jìn)來(lái)了。為了便于比較，將 H 橋的驅(qū)動(dòng)電流定位在 2A 水平上，而電壓在 5 - 12V 之間。
以驅(qū)動(dòng)一個(gè) 5V 、 2A 的直流電機(jī)為例
三極管驅(qū)動(dòng)，關(guān)鍵元器件：S8050 S8550

之所以存在功率消耗主要原因是三極管導(dǎo)通、截止存在壓降，從上圖規(guī)格書(shū)可以看到S8050壓降為0.5V，S8550壓降為1.2V
三極管消耗功率為：（0.6+1.2）*2=3.6W電機(jī)得到的功率為：5*2=10W
效率為：10/13.6=73.5%
個(gè)人覺(jué)得上述電路應(yīng)該將NPN以及PNP換個(gè)位置比較好，這個(gè)電路我也沒(méi)有驗(yàn)證，此處不做產(chǎn)品性能分析，只從效率做探討。
MOS管：IRF9540 IRF3205

MOS的導(dǎo)通壓降要通過(guò)導(dǎo)通電阻來(lái)計(jì)算，IRF9540導(dǎo)通電阻為0.2Ω，導(dǎo)通壓降為2*0.2=0.4V；IRF3205導(dǎo)通電阻為0.008Ω，導(dǎo)通壓降為2*0.008=0.016V
MOS的消耗功率為：2*（0.4+0.016）=0.832W
電機(jī)得到的功率為：5*2=10W
效率為：10/10.832=92.3%
集成電路：L298N

VCEsat(H)為上橋臂壓降，2A時(shí)為2.7V
VCEsat(L)為上橋臂壓降,2A時(shí)為2.3V
VCEsat為上下橋臂壓降之和，2A時(shí)為4.9V
集成電路L298N消耗功率為：2*4.9=9.8W
電機(jī)得到的功率為：5*2=10W
效率為：10/19.8=50.5%
通過(guò)上面的分析計(jì)算可以很數(shù)據(jù)化的看出來(lái)MOS管的效率高于三極管高于集成電路，用獨(dú)立元器件搭建H橋成本低，效率高，但需要比較高的技術(shù)要求，穩(wěn)定性的有待驗(yàn)證；而集成電路則方便快捷，但是效率就比較低了。選用不同的晶體管分析方法都是一樣的，按照上面的參數(shù)計(jì)算就好了。你也可以試一試自己的H橋效率有多高，附件為三極管、MOS以及L298N的規(guī)格書(shū)。