エミッタフォロア付きHブリッジ

現在、磁場の制御が必要な回路をリバースエンジニアリングしています。そのため、回路にはそれぞれD882とB772のペアがあります。PCBトレースは、トランジスタが下の図のように配置されていることを示しています。 この配置は、私にはまったく意味がありません。制御信号のいずれかに電圧を印加すると、コイルではなく両方のトランジスタに電流が流れますか？

それは「Hブリッジ」と呼ばれます。

モーターを前後に駆動するためによく使用されます。

あなたの場合、「制御信号1」と「制御信号2」を使用して極性と強度を変えることができる磁場を生成することができます。

両方が高い（または両方が低い）場合、コイルに電流は流れません。

一方が高く他方が低い場合、電流は特定の方向に流れます。

高値と安値を入れ替えると、逆方向に流れます。

ここで、一方を安定させ、もう一方をパルスすると、コイルにパルス電流が流れます。それは、コイルによって（ある程度）パルスのデューティサイクルに比例する強さの定常磁場に平滑化されます。

電流の極性を切り替えると、磁場の極性も変化します。

それは非常に単純化された説明ですが、私はあなたがあなた自身でより多くの詳細を見つけることができるはずの十分なキーワードが含まれていると思います。

それは多くの用途を持つ一般的な回路であり、それを作成、使用、および制御するための多くのトリックとトラップがあります。

それがどのように動作するかについてもう少し：

全体の鍵は、pnpトランジスタとnpnトランジスタがどのように機能するかです。

npnトランジスタのベースの電圧がエミッタの電圧より0.7ボルト以上高い場合、コレクタからエミッタに電流が流れます。

pnpトランジスタのベースの電圧がコレクタの電圧より0.7ボルト以上低い場合、電流はコレクタを通ってエミッタに流れます。

したがって、Hブリッジを見て、制御信号の1つに高信号を加えると、pnpがオフになり、npnがオンになります。ブリッジのその側は正の電源電圧に接続されています。

ここで、他の制御ラインにロー信号を入力すると、npnトランジスタがオフになり、pnpがオンになります。橋のその側は地面に接続されています。

電流は、ブリッジの片側のV +からコイルを介して、ブリッジの反対側のアースに流れるようになります。

したがって、どちらの制御信号が高く、どちらが低いかによって、ブリッジの中央にある負荷を流れる電流の方向が決まります。

また、片側の両方のトランジスタがオンになり、短絡を引き起こす可能性があることも尋ねました。

それが起こる可能性があり、シュートスルーと呼ばれています。Hブリッジの設計と操作の一部は、それが起こらないようにすることです。

あなたが投稿したデザインでは、それは起こり得ないと思います。

両側のトランジスタを同時にオンにすることはできないようです。しかし、私はエンジニアではなく、何かを監督した可能性があります（ただし、トニーはエンジニアであり、この回路で発生する可能性はないと考えています）。

番号

Vbeにはドライブレベル<| +/- 0.7V |のデッドゾーンがあります。ただし、負荷時の逆起電力L / R = T（63％V）は、RがコイルのDC抵抗である場合に発生します。（DCR）

モーター全体のツェナー+ダイオードペアまたは各トランジスタの逆Vceダイオードで誘導スパイクを反対側のレールにクランプする必要があることに注意してください。より高度な設計では、アクティブクランプを使用します。レイアウトの無効電力量と電流ループ領域に注意してください。ドライバ、電源、グランドからLまでのペアを密に保ち、CMノイズを最小限に抑えます。

ただし、前進および後進のために左右に整流する場合。方向転換の前に、別のブレーキデッドタイムでL / R = T時定数をシャントするには、トップまたはボトムの両方のドライバーをハイ（またはロー）にして停止する必要があります。これは、Sig1 = Sig2 = 0または1を使用して、スマートコントローラーによって実行されます。これがモーターでない場合は、無視してください。

左側が高い場合に電流を調整する場合、定常状態でサージ電流または速度を制御するために、PWMの平均電圧に右側が使用されます。負荷の極性を逆にすると、逆になります。反対側の極性で、完全なVavgに向かって傾斜したPWMで右側がハイ、左側がハイ。これがモーターの場合、減速の場合も同じです。多くの場合、電流シャントは電流検出に使用されます。この場合、負荷の慣性は、g時間の間、電流に影響を与えます。

また、これらの単純なトランジスタスイッチのhFEは、飽和時の最大hFEの約10〜5％であるため、入力電流と熱放散を計算する必要があります。一方、制御信号は+ 12Vを超える必要があります。そうしないと、Vbeによって追加のドロップが発生します。これがMOSFETが推奨される理由ですが、エミッタフォロアではなくオープンコレクタであるかのように、シュートスルーの問題があります。2つの入力は、制御されたデッドタイムで4つの入力に分離する必要があります。

これは最も単純なブリッジドライバーですが、各スイッチのVdropが低下しますが、12Vの小さなブリッジでは問題ありません。5Vで動作する場合がありますが、効率が悪いためお勧めしません。

両側にNPNとPNPトランジスタがあります。制御電圧レベルが正しく選択されている場合、NPNおよびPNPトランジスタは同時にオンになりません。

制御のPWM信号ですか、それともOPAmpのアナログ設計ですか？この回路は、アナログブリッジクラスBブースターに似ています。同等の相補型H PWMでは、通常、各トランジスタを個別に駆動して飽和させる必要があります。これは、常に線形ゾーンにあり、VCEが飽和に達することはありません。PWM Hブリッジでは、コモンエミッターがコモンコレクターよりも優先されます。追加の電源電圧なしで各ブリッジトランジスタを飽和させる方が簡単です。Common Collectorには、BEMFをBASE駆動に伝播するという欠点があります。これは、ドライバーを破壊する可能性があります。

以前の回答のいくつかは正しい説明をしますが、単一の回答が問題に十分に回答することはありません。

@JREは、この回路トポロジをHブリッジと呼び、モーターの制御に一般的に使用されていることと、モーターを操作するための制御ラインの設定方法は正しいです。

@TonyEErocketscientistは、誘導性負荷がオフになっているときに電流を放散するために何かが必要であると正しいです。負荷と並列に、背中合わせのツェナーダイオードを提案するのが最善の解決策です。電流が小さい場合は、無極性コンデンサを使用することもできます。

コメントで、@ immibisは、個々のトランジスタがエミッタフォロアに接続されていると正しく述べています。つまり、出力はコレクターではなく、トランジスターのエミッターに接続されます。出力は、ダイオードの電圧降下内で入力の電圧に従います。

入力電圧が電源レールに近い場合を除き、エミッタフォロアのトランジスタはオンのままです。このため、エミッターフォロワーは電力を浪費し、ヒートシンクを必要とすることで有名です。リニア電圧レギュレータの中心はエミッタフォロアであり、これらのレギュレータは非効率的でヒートシンクが必要なことで有名です。エミッター結合ロジック（Crayスーパーコンピューターで使用されていたものなど）は、エミッターフォロワーを使用してデジタル信号を切り替えます。クレイでの熱生成は非常に悪かったので、冷凍ユニットは電子機器よりも大きかったです！そして、エミッターフォロワーの3番目の例は...

@ RRomano010が指摘するクラスBアンプ。これらは2つのエミッタフォロアで構成されており、NPNトランジスタは高レールに、PNPトランジスタは低レールにプルされています。それがここにあります。これらは一般に、スピーカーを駆動するオーディオアンプの出力段として使用され、非効率で、十分なヒートシンクが必要です。

誘導負荷をアナログ信号で絶対に駆動する必要がある場合（つまり、PWMは受け入れられない）、質問で提示された回路は大丈夫な設計でほとんど機能しません（ただし、@ TonyEErocketscientistの保護ダイオードを追加します）。ダイオードの電圧オフセットにより、クロスオーバー歪みが発生します。これらは、AB級アンプで行うのと同じ方法で補正できます。

負荷をオン/オフまたはPWMで駆動している場合、非効率的な設計になります。Hブリッジを作成する通常の方法は、PNPトランジスタをハイレールに引き、NPNトランジスタをローレールに引きます。言い換えれば、この回路のNPNトランジスタをPNPに、またはその逆に交換します。ただし、各トランジスタベースに抵抗が必要になります。おそらく、この回路の設計者は余分なコンポーネントを避けようとしていたので、保護ダイオードがないことも説明できます。これらの保護ダイオードも必ず入れてください。

または、Hブリッジチップを使用して、他の誰かがこれらの問題に対処することもできます。