三種驅動H橋的效率計算方法解析

用H橋來驅動直流電機是很常見的應用，常見的方式有三種，三極管驅動、MOS管驅動、集成電路驅動。那么對于這三種方式驅動直流電機我們大概都知道存在各自的優(yōu)缺點，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大概的印象，但是涉及到具體的電路里面以及工作效率應該如何計算呢，我在這里將三種驅動H橋的效率計算方法和大家討論下：

之所以存在工作效率的高低，歸根結底是因為晶體管上在導通和關斷的時候在集電極和發(fā)射極會存在壓降，雖然我們平時分析的時候可以將其忽略掉，因為只有零點幾伏，但是計算效率的時候，就要將其考慮進來了。為了便于比較，將 H 橋的驅動電流定位在 2A 水平上，而電壓在 5 - 12V 之間。

以驅動一個 5V 、 2A 的直流電機為例

三極管驅動，關鍵元器件：S8050 S8550

之所以存在功率消耗主要原因是三極管導通、截止存在壓降，從上圖規(guī)格書可以看到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電機得到的功率為：5*2=10W

效率為：10/13.6=73.5%

個人覺得上述電路應該將NPN以及PNP換個位置比較好，這個電路我也沒有驗證，此處不做產品性能分析，只從效率做探討。

MOS管：IRF9540 IRF3205

MOS的導通壓降要通過導通電阻來計算，IRF9540導通電阻為0.2Ω，導通壓降為2*0.2=0.4V；IRF3205導通電阻為0.008Ω，導通壓降為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時為2.7V

VCEsat(L)為上橋臂壓降,2A時為2.3V

VCEsat為上下橋臂壓降之和，2A時為4.9V

集成電路L298N消耗功率為：2*4.9=9.8W

電機得到的功率為：5*2=10W

效率為：10/19.8=50.5%

通過上面的分析計算可以很數(shù)據(jù)化的看出來MOS管的效率高于三極管高于集成電路，用獨立元器件搭建H橋成本低，效率高，但需要比較高的技術要求，穩(wěn)定性的有待驗證；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。

編輯：hfy