实例讲解电机驱动电路应该如何设计电机驱动

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。驱动电机的传统方式是采用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。
通过洪都博客，电机驱动模块控制驱动电机两端的电压来制动电机。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。大电流长时间工作，温升高。如果长时间工作，必须添加散热器。而且MC33886的工作内阻比较大，有高温保护电路，使用洪都博客很方便。
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！
【实例讲解电机驱动电路应该如何设计电机驱动】其内部结构基本相同如下:
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PWM2=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?。≌馐焙蚓托枰肕OSFET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和设计。
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。
图中的IC是一个高压驱动芯片，用于驱动半桥MOSFET 。Vb，Vs为高压端供电；Ho是高压端的驱动输出；COM为低压驱动供电，lo为低压驱动输出；它为Vss数字电路供电。这个半桥电路的上支路和下支路交替导通。每当下支路导通，上支路关断时，Vs引脚的电位就是下支路功率管Q2的饱和导通压降，基本接近地电位。此时， Vcc通过自举二极管D给自举电容C2充电，使其接近Vcc电压。当Q2关闭时，Vs端的电压将上升。因为电容两端的电压不会突然改变，所以Vb端的电压接近Vs和Vcc端的电压之和，而Vb和Vs之间的电压仍然接近Vcc 。当Q2开启时， C2驱动Q2作为浮动电压源；然而，在Q2开启期间损失的电荷将在下一个周期中被补充。这种自举供电模式是利用Vs端的电平在高低电平之间不断摆动来实现的。
由于自举电路不需要浮动电源，所以是最便宜的。如图所示，自举电路给一个电容充电，电容上的电压根据高端输出晶体管的源极电压上下波动。图中的d和C2是IR2104用于PWM时应严格选择和设计的元件，并按照一定的规则进行计算和分析；在电路实验过程中进行调整，使电路工作在最佳状态，其中D是一个重要的自举器件，应能阻断DC干线上的高压。它所承载的电流是栅极电荷和开关频率的乘积。为了减少电荷损失，应选择反向漏电流小的快恢复二极管。芯片中高压部分的电源来自图中自举电容C2上的电荷。为了保证高压电路有足够的能量供应，应适当选择C2的大小。

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