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实例讲解电机驱动电路应该如何设计 电机驱动


实例讲解电机驱动电路应该如何设计 电机驱动

文章插图
电机驱动(举例说明如何设计电机驱动电路)
对于不同的电机 ， 我们应该选择相应的驱动器 。简单来说 ， 大功率的电机要用低内阻大电流余量驱动 ， 小功率的电机可以用小功率驱动 。电机驱动的传统方法是PWM控制 。
驱动电机有两种常见方式:
1.采用集成电机驱动芯片；
2.采用MOSFET和专用栅极驱动芯片 。
首先 ， 采用集成电机驱动芯片 。
电机驱动模块控制驱动电机两端的电压以制动电机 。我们可以使用飞思卡尔半导体公司的集成桥式驱动芯片MC33886 。MC33886的最大驱动电流为5A ， 导通电阻为140 mOhms ， PWM频率小于10KHz 。具有短路保护、欠压保护和过温保护功能 。小巧好用 ， 但是因为是SMD的封装 ， 散热面积比较小 ， 长时间大电流工作温升高 。如果长时间工作 ， 必须加散热器 ， 而且MC33886的工作内阻比较大 ， 还有高温保护电路 ， 使用不方便 。

下面 ， 我们重点介绍设计驱动电路时最常用的驱动电路 。我们一般用英飞凌公司的半桥驱动芯片BTS7960来搭建全桥驱动 。它的驱动电流在43A左右 ， 而它的升级产品BTS7970可以达到70安培！而且它还有它的替代产品BTN7970 ， 驱动电流最大可达70安培！
其内部结构基本相同如下:

【实例讲解电机驱动电路应该如何设计 电机驱动】每个芯片中有两个MOS晶体管 。当IN为高电平输入时 ， 上MOS管导通 ， 通常称为高端MOS管 。当In为低电平输入时 ， 下面的MOS管导通 ， 通常称为低端MOS管 。当INH为高电平时 ， 整个芯片使能 ， 芯片工作；当INH低时 ， 芯片不工作 。
其典型应用电路图如下图所示:

一般使用INH时 ， 我们直接接高电平 ， 这样整个电路就一直处于工作状态 。
下面介绍如何利用这个电路使电机正反转 。如果PWM波输入到PWM1端子 ， PWM2端子置0 ， 电机正转；那么当PWM1端为0 ， PWM 2端输入PWM波时 ， 电机就会反转！这种方法需要两个PWM信号来控制电机！其实PWM1端只能接一个PWM ， 另一个PWM2端可以接IO口控制方向！如果PW信息资源网M2=0 ， PWM1输入信号时电机正转；然后 ， 当PWM2=1为是时 ， PWM1输入信号马达反转(此时必须注意 ， PWM信号以其对应的负占空比空比输入) 。
以上电路 ， 对于普通功率的机箱 ， 已经能够满足其驱动电流 ， 但是对于功率更高的机箱 ， 可能就有点困难了 。尤其是我们加的底盘在不断加速减速的时候 ， 这就需要电机不断的正反旋转 。这个时候电流很大 ， 芯片配合上面的驱动电路会很烫！！这时候就需要用MOSFET和栅极驱动芯片设计自己的H桥了！
第二 ， 电机驱动电路由大功率MOS管组成 。
由于我对这部分的研究还不够深入 ， 以下内容主要参考“337实验室团队”对大功率MOS管构成的电机驱动电路的分析与设计 。
用这种方法 ， 电路非常简单 ， 只需要一个PWM进行控制 ， 管上的功耗比较小 ， 可以有效避免多个MC33886芯片并联时 ， 由于芯片分散 ， 驱动芯片有的发热 ， 有的不发热的现象 。但缺点是不能控制电机的电流方向 ， 对提高汽车制动性能明显较弱 ， 允许的电流值也比较小 。
当我们按照下图连接时 ， 即两个PWM输入形成一个H桥 ， 就可以通过控制PWM1和PWM2的相对大小来控制电流的方向 ， 从而控制电机的转向 。

这里介绍一下IR公司的IR2104 ， 因为IR公司号称功率半导体的老大 ， 当然2104也是比较便宜的！IR2104可以驱动两个N沟道MOSFET ， 可以驱动高端和低端 ， 可以提供更大的栅极驱动电流 。两片IR2104半桥驱动芯片可以组成一个完整的DC电机H桥驱动电路 。但是需要12V驱动！
关键信息资源网络参数的选择；

这种驱动器设计 ， 只分析信号逻辑就很容易理解 ， 但要深入理解并更好地应用 ， 就需要对电路进行更深入的分析 ， 对一些外围元器件的参数确定进行理论分析和计算 。


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