采用集成電機(jī)驅(qū)動芯片

通過電機(jī)驅(qū)動模塊控制驅(qū)動電機(jī)兩端電壓來對電機(jī)進(jìn)行制動，我們可以采用飛思卡爾半導(dǎo)體公司的集成橋式驅(qū)動芯片MC33886。MC33886最大驅(qū)動電流為5A，導(dǎo)通電阻為140毫歐姆，PWM頻率小于10KHz，具有短路保護(hù)、欠壓保護(hù)、過溫保護(hù)等功能。體積小巧，使用簡單，但由于是貼片的封裝，散熱面積比較小，長時間大電流工作時，溫升較高，如果長時間工作必須外加散熱器，而且MC33886的工作內(nèi)阻比較大，又有高溫保護(hù)回路，使用不方便。

下面，著重介紹我們在平時設(shè)計驅(qū)動電路時最常用的驅(qū)動電路。我們普遍使用的是英飛凌公司的半橋驅(qū)動芯片BTS7960搭成全橋驅(qū)動。其驅(qū)動電流約43A，而其升級產(chǎn)品BTS7970驅(qū)動電流能夠達(dá)到70幾安培！而且也有其可替代產(chǎn)品BTN7970，它的驅(qū)動電流最大也能達(dá)七十幾安！

其內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本相同如下：

每片芯片的內(nèi)部有兩個MOS管，當(dāng)IN輸入高電平時上邊的MOS管導(dǎo)通，常稱為高邊MOS管，當(dāng)IN輸入低電平時，下邊的MOS管導(dǎo)通，常稱為低邊MOS管；當(dāng)INH為高電平時使能整個芯片，芯片工作；當(dāng)INH為低電平時，芯片不工作。

其典型運(yùn)用電路圖如下圖所示：

INH一般使用時，我們直接接高電平，使整個電路始終處于工作狀態(tài)。

下面就是怎么樣用該電路使得電機(jī)正反轉(zhuǎn)？假如當(dāng)PWM1端輸入PWM波，PWM2端置0，電機(jī)正轉(zhuǎn)；那么當(dāng)PWM1端為0，PWM2端輸入PWM波時電機(jī)將反轉(zhuǎn)！使用此方法需要兩路PWM信號來控制一個電機(jī)！其實(shí)可以只用一路PWM接PWM1端，另外PWM2端可以接在IO端口上，用于控制方向！假如PWM2=0，PWM1輸入信號時電機(jī)正轉(zhuǎn)；那么當(dāng)PWM2=1是，PWM1輸入信號電機(jī)反轉(zhuǎn)（必須注意：此時PWM信號輸入的是其對應(yīng)的負(fù)占空比）！

以上的電路，對于普通功率的底盤，其驅(qū)動電流已經(jīng)能夠滿足，但是對于更大功率的底盤，可能有點(diǎn)吃力。尤其是當(dāng)我們加的底盤在不停的加減速時，這就需要電機(jī)不停的正反轉(zhuǎn)，此時的電流很大，還用以上的驅(qū)動電路，芯片會很燙！！這個時候就需要我們自己用MOSFET和柵極驅(qū)動芯片自己設(shè)計H橋！

大功率MOS管組成電機(jī)驅(qū)動電路

由于本人對這一部分的研究還不過深入，以下內(nèi)容主要參考了“337實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊”對大功率MOS管組成的電機(jī)驅(qū)動電路的分析與設(shè)計。

用這個方法電路非常簡單，控制只需要一路PWM，在管子上消耗的電能也比較少，可以有效地避免多片MC33886并聯(lián)時由于芯片分散性導(dǎo)致的驅(qū)動芯片某些片發(fā)熱某些不發(fā)熱的現(xiàn)象。但是缺點(diǎn)是不能控制電機(jī)的電流方向，在小車的剎車的性能的提升上明顯有弱勢，而且電流允許值也比較小。

當(dāng)我們按照下圖接線時，也就是兩路PWM輸入組成H橋，則可以通過控制PWM1和PWM2的相對大小控制電流的方向，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向。

在這里給大家介紹的是IR公司的IR2104，因?yàn)镮R公司號稱功率半導(dǎo)體領(lǐng)袖，當(dāng)然2104也相對比較便宜！IR2104可以驅(qū)動可以驅(qū)動高端和低端兩個N溝道MOSFET，能提供較大的柵極驅(qū)動電流使用兩片IR2104型半橋驅(qū)動芯片可以組成完整的直流電機(jī)H橋式驅(qū)動電路。但是需要12V驅(qū)動！

關(guān)鍵參數(shù)的選擇：

這個驅(qū)動設(shè)計單從信號邏輯上分析比較容易理解，但要深入的理解和更好的應(yīng)用，就需要對電路做較深入的分析，對一些外圍元件的參數(shù)確定做理論分析計算。

圖中IC是一個高壓驅(qū)動芯片，驅(qū)動1個半橋MOSFET。Vb，Vs為高壓端供電;Ho為高壓端驅(qū)動輸出;COM為低壓端驅(qū)動供電，Lo為低壓端驅(qū)動輸出;Vss為數(shù)字電路供電。此半橋電路的上下橋臂是交替導(dǎo)通的，每當(dāng)下橋臂開通，上橋臂關(guān)斷時Vs腳的電位為下橋臂功率管Q2的飽和導(dǎo)通壓降，基本上接近地電位，此時Vcc通過自舉二極管D對自舉電容C2充電使其接近Vcc電壓。當(dāng)Q2關(guān)斷時Vs端的電壓就會升高，由于電容兩端的電壓不能突變，因此Vb端的電平接近于Vs和Vcc端電壓之和，而Vb和Vs之間的電壓還是接近Vcc電壓。當(dāng)Q2開通時，C2作為一個浮動的電壓源驅(qū)動Q2;而C2在Q2開通其間損失的電荷在下一個周期又會得到補(bǔ)充，這種自舉供電方式就是利用Vs端的電平在高低電平之間不停地擺動來實(shí)現(xiàn)的。由于自舉電路無需浮動電源，因此是最便宜的，如圖所示自舉電路給一只電容器充電，電容器上的電壓基于高端輸出晶體管源極電壓上下浮動。圖中的D和C2是IR2104在PWM應(yīng)用時應(yīng)嚴(yán)格挑選和設(shè)計的元器件，根據(jù)一定的規(guī)則進(jìn)行計算分析;并在電路實(shí)驗(yàn)時進(jìn)行調(diào)整，使電路工作處于最佳狀態(tài)，其中D是一個重要的自舉器件，應(yīng)能阻斷直流干線上的高壓，其承受的電流是柵極電荷與開關(guān)頻率之積，為了減少電荷損失，應(yīng)選擇反向漏電流小的快恢復(fù)二極管，芯片內(nèi)高壓部分的供電都來自圖中自舉電容C2上的電荷;為保證高壓部分電路有足夠的能量供給，應(yīng)適當(dāng)選取C2的大小。