H桥

典型的直流电机控制电路

H桥是一个典型的直流电机控制电路，因为它的电路形状酷似字母H，故得名曰“H桥”。4个三极管组成H的4条垂直腿，而电机就是H中的横杠（注意：概述图中只是简略示意图，而不是完整的电路图，其中三极管的驱动电路没有画出来）。

简介

H桥是一种电子电路，可使其连接的负载或输出端两端电压反相/电流反向。这类电路可用于机器人及其它实作场合中直流电动机的顺反向控制及转速控制、步进电机控制（双极型步进电机还必须要包含两个H桥的电机控制器），电能变换中的大部分直流-交流变换器（如逆变器及变频器）、部分直流-直流变换器（推挽式变换器）等，以及其它的功率电子装置。

H桥是一个典型的直流电机控制电路，因为它的电路形状酷似字母H，故得名与“H桥”。4个三极管组成H的4条垂直腿，而电机就是H中的横杠

H桥电路，既可以分立元器件形式搭建，也可以整合到集成电路上。“H桥”的名称起源于其电路，两个并联支路和一个负载接入/电路输出支路，看上去构成了形如“H”字母的电路结构。

基本概念

H桥（H-Bridge), ，因外形与H相似故得名，常用于逆变器（DC-AC转换，即直流变交流）。通过开关的开合，将直流电（来自电池等）逆变为某个频率或可变频率的交流电，用于驱动交流电机（异步电机等）。

工作原理

如图《H桥逆变（单相）》所示单相桥式逆变电路工作原理开关T1、T4闭合，T2、T3断开：u0=Ud；开关T1、T4断开，T2、T3闭合：u0=－ Ud; 当以频率fS交替切换开关T1、T4和 T2 、T3 时，则在负载电阻 R上获得交变电压波形（正负交替的方波），其周期 Ts=1/fS，这样，就将直流电压E变成了交流电压uo。uo含有各次谐波，如果想得到正弦波电压，则可通过滤波器滤波获得。

主电路开关T1~T4，它实际是各种半导体开关器件的一种理想模型。逆变电路中常用的开关器件有快速晶闸管、可关断晶闸管（GTO）、功率晶体管（GTR）、功率场效应晶体管（MOSFET）、绝缘栅晶体管（IGBT）。

在实际运用中，开关器件存在损耗：导通损耗（conduction losses）和换相损耗(commutation losses) 和门极损耗(gate losses)。其中门极损耗极小可忽略不计，而导通损耗和换相损耗随着开关频率的增加而增加。

控制方式

H桥的控制主要分为近似方波控制和脉冲宽度调制（PWM）和级联多电平控制。

近似方波控制

即quasi-square-wave-control, 输出波形比正负交替方波多了一个零电平（3-level），谐波大为减少。

优点是开关频率较低，缺点是谐波成分高，需要滤波器的成本大。

脉冲宽度调制

即Pulse width modulation,分为单极性和双极性pwm. 随着开关频率的升高，输出电压电流波形趋于正弦，谐波成分减小，但是高开关频率带来一系列问题：开关损耗大，电机绝缘压力大，发热等等。

多电平

即multi-level inverter，采用级联H桥的方式，使得在同等开关频率下谐波失真降到最小，甚至不需要用滤波器，获得良好的近似正弦输出波形。

工作方式