【专题2：电子工程师 之 硬件】 之 【23.案例二：循环泵，桥式电路和死区时间】
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1.什么是桥式电路？
如图所示的电路称为桥式电路，S1、S2、S3、S4都是开关，也就是三极管。在同一时刻，要么S1、S4闭合；要么S2、S3闭合。S1和S2、S3和S4不能同时闭合。S1和S2称为一个桥路，S3和S4称为一个桥路。
2.蹿红现象
以一个桥路为例：因为S1是P管，S2是N管，N管的开关速度比P管的开关速度快。假设S1从断开的瞬间到S1完全断开需要10ms，S2从闭合的瞬间到完全闭合需要2ms。本来是这样的：S2瞬间闭合，S1就需要瞬间断开，但由于S1断开需要10ms，S2闭合只需要2ms，那么就有将近8ms的时间S1和S2是同时闭合的，S1和S2同时闭合的现象称为蹿红现象。
因为同时开关的时间很短，蹿红现象不至于使三极管烧毁，三极管会发热。
3.死区时间
为了避免出现蹿红现象，可以让S1断开之后，再经过一段时间的延时，再闭合S2，也就是在S1断开到S2闭合之间再加一个延时时间，延时时间内S1和S2都断开，S1和S2都断开的时间被称为死区时间。
对于整个桥式电路来说就是，当S1和S4都断开后，等一段时间t，再闭合S2和S3。等的这段时间t就是死区时间，在死区时间中四个管子都是断开的。
死区时间也就是延时时间，在这段延时时间内，四个管子都关闭。死区可以通过软件实现，譬如使用定时器实现，也可以直接使用硬件,，譬如电容来实现延时。
4.电机的状态
供电，电机正常正转（状态A）—> 断电，电机由于惯性继续正转（状态B） ----> 电机停转（状态C）-----> 反向供电，电机反转（状态D）。
从状态B的断电瞬间到状态D的供电瞬间，这段时间四个管子都是关断的，目的是为了让电机完全停下来。这段时间就是死区时间，不同的电机的死区时间不一样，要根据电机来调试。
5.使用电容搭建延时电路
软件可以使用定时器或循环语句来作为延时。在硬件中，可以使用电容来作为延时器件，电容充电到阈值电压（能使三极管导通的电压）需要时间，将这一段时间作为延时时间。
A点的电压波形，B点波形如下图的下面部分所示：
注：t3就是延时时间，t3 = R * C；延时时间和R与C的大小有关。
（1）如果电机没有完全停下来来，在电机还在正转的过程中，就给一个反向的电压，就会在电机的两端产生一个很高的di/dt，电机会发热。所以一定要让电机完全停下来，才能开始反转。
（2）T一定时，需要R和C的大小进行配合。如果R太大，则流过三极管B极的电流就会小，如果R太小，那么就需要比较大的电容，但是大电容又比较贵。
（3）一上电时，电源给电容C充电，如果元器件B为12V导通工作，这样的延时电路是可行的。但如果B是一个三极管，那么在A点电压从0V充到0.7V的过程中，三极管处于放大状态，也有微弱的CE电流，所以没有达到延时的效果。
但处于放大状态的时间特别短，而且电流太小，电机也不会转动，所以没有问题。但如果是为了解决蹿红现象，延时电路就必须精确。可以加入一个稳压管，只有达到稳压管的阈值电压之后，电路才会导通。
6.加上延时电路，防止出现蹿红现象
在最前面的两个输入端，各加上该延时电路。系统一上电，A点的电压从0开始增加，只有当A点的电压大于5.6V时，才会有电流流过该稳压管，进而流过三极管。A点电压从0V到5.6V的时间段，即为延时时间。延时时间(估算) = 电阻阻值*电容容值 = 2 * 0.47 = 0.94ms。注意，稳压管会用掉5.6v的电压，要确保ib大于1mA。
假设这个电机的死区时间是500us。我们需要让A点电压达到5.7V的时间为500us，根据电容的充电公式，可以计算出时间常数RC，然后通过R和C的配比来确定电容和电阻大小。
电阻越大，流过三极管b极的电流就会小，三极管不能完全导通；电阻越小，就需要越大的电容，大的电容价格又比较高。