N-MOS H桥有哪几种结构模式？分别有何优缺点

N-MOS H桥结构



控制原理

N-MOS的G极与S级的电压差大于某一值的时候，D极和S极之间导通，DS电阻极小，可看作导线，否则DS之间视为断路。
因此有以下控制方法
当 Signal-A 和 Signal-D > 24V+VGS
且Signal-B 和 Signal-C < 24V+VGS 的时候，
MOSA和MOSD视为导通，BC断开，电流从左至右流过电机使之旋转。
反之，
当 Signal-B 和 Signal-C > 24V+VGS
且Signal-A 和 Signal-D < 24V+VGS的时候，
MOSB和MOSC视为导通，AD断开，电流从右至左流过电机使之反转。
MOS驱动

因为不借助外部电路的话，芯片不可能提供一个大于24V+VGS的信号，所以在H桥电路中会用到MOS驱动芯片。
一般来讲，
MOS驱动的信号输入端接单片机PWM输出。
控制几个MOS就需要接几个输入信号。
电源输入端需要从外部接入高电压（高到足以导通MOS管）。
信号输出端接MOS的G极。
例如上图即为某一款MOS驱动芯片的数据手册提供的经典电路图。
其中HIN和LIN为上下桥臂信号输入。
HO和LO为上下桥臂信号输出，也就是上文的Signal-ABCD。
Vcc为芯片工作所需电压。
VB和VS就是上下桥臂输出信号的电源（一个绝对电压，一个偏移电压）。
二极管和电容用于升压，VCC和GND之间电容用于滤波。
工作的时候就这样：
LIN = 0 则 LO = 0
LIN = 1 则 LO = 1
HIN 和 HO同理。
调速的实现

通过上面对MOS驱动的了解，我们可以得知在驱动芯片输入端给1，输出端会输出1，给0就输出0。
那么我们就可以输入一个低压PWM信号来得到一个高压PWM信号。这样就可以控制MOS的导通与否来改变电机两端电压的波形，从而改变电机的电流，实现电机的调速。
（要是想采集电机的电流的话，在两个下桥臂MOS和GND之间接一个数毫欧的大功率电阻就可以实现。）

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1.受限单极模式
A:PWM B:OFF C:OFF D:ON
当PWM高电平时，电机两端分别为24V和GND，有电流流过，电机产生扭矩，进行转动。
当PWM低电平时，电机两端未导通，不形成闭合回路，没有电流流过，此时电机的转动没有力来维持，难以控制。
优点：控制方法简单，一个单独PWM即可进行控制。
缺点：控制效果不好，稳定性也差。

2.单极模式
A:PWM B:OFF C:互补PWM D:ON

大致跟受限单极模式相同，但是当A信号为0时，C信号1，此时电机两端虽然都是与GND相连，但是此时形成了闭合回路，如下图。

电机中仍然有电流流过，虽然电流会减小，但是仍会产生磁场，仍会产生力矩来继续控制电机转动。
优点：转动时力的连续性好，启动速度快。
缺点：速度快要接近0时没有上图中2阶段的电流控制，此时与受限单极模式缺点相同。

3.双极模式
A:PWM B:PWM2 C:互补PWM D:互补PWM2

双极模式下，AB为互补的PWM,CD分别是他们的互补信号，在AD导通时电流方向如下
然后下一时刻AD断开，BC导通，电流方向如下

在此时刻，电流会沿着原来的方向减小，如果此时间更长，电流会减为0后反向增加。
最终电机的转动方向就由PWM和PWM1共同决定。
若A的PWM占空比高于50%则电流从左至右，
若低于50%则从右至左。
优点：继承单极模式优点的基础下，在速度快要接近于0时也可以提供一定的力矩，加减速性能更好，因此正反转的性能优于单极模式。控制效果好。
缺点：控制更复杂，工作时4个MOS都在工作，功耗大。
控制程序编写


基于电路设计程序
由图可知，
PWM用的是TIM1的通道3生成
PWM-N是用TIM1的通道3的互补通道生成
PWM1用的是TIM1的通道2
PWM1-Nxxxxxxxxxxxxxx2的互补通道
先配置PWM生成

在这里插入代码片
void Pwm_Init(void)
{
        GPIO_InitTypeDef                        GPIO_InitStructure;
        TIM_TimeBaseInitTypeDef                TIM_TimeBaseStructure;
        TIM_OCInitTypeDef                        TIM_OCInitStructure;
        TIM_BDTRInitTypeDef                        TIM_BDTRInitStructure;
        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1|RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_AFIO ,ENABLE);
        //时钟使能
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
        GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
        //GPIOA初始化
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
        GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
        //GPIOB初始化
        TIM_DeInit(TIM1);
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 2;//预分配系数
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_CenterAligned2;//计数模式
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 700;//PWM的周期值
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
        TIM_TimeBaseInit(TIM1,&TIM_TimeBaseStructure);
        TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2;//pwm模式
        TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState =TIM_OutputState_Disable;
        TIM_OCInitStructure.TIM_OutputNState = TIM_OutputNState_Disable;       
        //此处将输出和互补输出先都关闭
        //到时候确定控制模式后再改
        //单极模式和双极模式需要打开互补通道
        TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse =700;
       
        TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
        TIM_OCInitStructure.TIM_OCNPolarity = TIM_OCNPolarity_High;
        //此处极性设置也可以后面更改CCER来改变
        TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState = TIM_OCIdleState_Reset;
        TIM_OCInitStructure.TIM_OCNIdleState = TIM_OCIdleState_Reset;
        TIM_OC2Init(TIM1,&TIM_OCInitStructure);
        TIM_OC3Init(TIM1,&TIM_OCInitStructure);
        //通道2，3初始化
        TIM_BDTRInitStructure.TIM_OSSRState = TIM_OSSRState_Enable;
        TIM_BDTRInitStructure.TIM_OSSIState = TIM_OSSIState_Enable;
        TIM_BDTRInitStructure.TIM_LOCKLevel = TIM_LOCKLevel_1;
        TIM_BDTRInitStructure.TIM_DeadTime = 100;
        //死区时间
        TIM_BDTRInitStructure.TIM_Break = TIM_Break_Disable;
        TIM_BDTRInitStructure.TIM_BreakPolarity =  TIM_BreakPolarity_Low;
        TIM_BDTRInitStructure.TIM_AutomaticOutput = TIM_AutomaticOutput_Disable;
        TIM_BDTRConfig(TIM1,&TIM_BDTRInitStructure);
        TIM_OC2PreloadConfig(TIM1,TIM_OCPreload_Enable);
        TIM_OC3PreloadConfig(TIM1,TIM_OCPreload_Enable);
        //重装载使能
        TIM_SelectInputTrigger(TIM1, TIM_TS_ITR2);
        //选择触发源
        TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1,ENABLE);
        TIM_Cmd(TIM1,ENABLE);
}
根据电路不同，配置也有差距。
配置好之后就是根据不同控制模式来编写控制程序了。
[tr]模式TIM1 CH2TIM1 CH2NTIM1 CH3TIM1 CH3N[/tr]

受限单极模式 (正转)	1	0	0	0
受限单极模式 (反转)	0	0	1	0
单极模式（正转）	1	1	0	0
单极模式（反转）	0	0	1	1
双极模式	1	1	1	1

大家可以根据自己的电路来列出像我这个表一样的配置表
然后在CCER寄存器修改即可
例如，单极模式的正反转
speed是我们输入的占空比，speed<周期。

void set_pwm(int speed)
{
        if(speed > 0)
        {
                TIM1->CCER = 0x10;//这个值不懂的话继续往后看
        }
        else if(speed < 0)
        {
                TIM1->CCER = 0x0100;//CCER中输出极性根据自己的需要可以改
                speed = -speed;
        }
          speed = 700 - speed;
        if(speed <= 10)
        {
                speed = 10;
        }
        TIM1->CCR2=speed;
        TIM1->CCR3=speed;
}
其中CCER的值需要通过上面的表和接下来这个表来确定

上图未截完，0位是CC1E:通道1输出使能
例如我要使能CH2
那么CH2使能这一位就是1，否则是0。
如下：
受限单极正转：000000000010000 = 0x10
受限单极反转：000000100000000 = 0x100
单极模式正转：000000001010000 = 0x50
单极模式反转：000010100000000 = 0x500
双极模式正反：000010101010000 = 0x550
至此控制程序也完毕了。
注：在单极模式下和受限单极模式下，改变CCER值后一定要记得将另一边桥臂的信号给出一高一低。
最简单的方法就是GPIO_SetBits()和GPIO_ResetBits()。
不过更实用的方法就是直接在CCER中一起改变。

        TIM_BDTRInitStructure.TIM_OSSRState = TIM_OSSRState_Enable;
        TIM_BDTRInitStructure.TIM_OSSIState = TIM_OSSIState_Enable;


因为之前的配置中我们使能了OSSR，那么对应下表圈出来的地方。
OCx=CCxP，OCxN=CCxNP
也就是
通道x输出=CCxP的值，通道x互补通道的输出=CCxNP的值。
CCxP=0则通道x为低电平，CCxP=1则通道x为高电平。
那么据此我们就可以在CCER中直接写入CCxP和CCxNP来控制另一边桥臂的高低电平。
那么在单极模式中，
正转：CCER: 0000 1000 0101 0000 = 0x850
反转：CCER: 0000 0101 1000 0000 = 0x580