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实例讲解电机驱动电路设计(方案一)

实例讲解电机驱动电路设计(方案一)

  • 分类:技术支持
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  • 来源:
  • 发布时间:2019-05-16 12:01
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实例讲解电机驱动电路设计(方案一)

【概要描述】针对不同的电机,我们应该选择与之相对应的驱动。简单地来说,功率大的电机应该选用内阻小、电流容许大的驱动,功率小的电机就可以选用较低功率的驱动。电机驱动较常规的方法是采用 PWM 控制。

常见的电机驱动有两种方式:

1、采用集成电机驱动芯片;

2、采用MOSFET和专用栅极驱动芯片。

方案一

采用集成电机驱动芯片

通过电机驱动模块控制驱动电机两端电压来对电机进行制动,我们可以采用飞思卡尔半导体公司的集成桥式驱动芯片 MC33886。MC33886 最大驱动电流为 5A,导通电阻为 140 毫欧姆,PWM 频率小于 10KHz,具有短路保护、欠压保护、过温保护等功能。体积小巧,使用简单,但由于是贴片的封装,散热面积比较小,长时间大电流工作时,温升较高,如果长时间工作必须外加散热器,而且 MC33886的工作内阻比较大,又有高温保护回路,使用不方便。



下面,着重介绍我们在平时设计驱动电路时最常用的驱动电路。我们普遍使用的是英飞凌公司的半桥驱动芯片 BTS7960 搭成全桥驱动。其驱动电流约 43A,而其升级产品 BTS7970 驱动电流能够达到 70 几安培!而且也有其可替代产品 BTN7970,它的驱动电流最大也能达七十几安!

其内部结构基本相同如下:



每片芯片的内部有两个 MOS 管,当 IN 输入高电平时上边的 MOS 管导通,常称为高边 MOS 管,当 IN 输入低电平时,下边的 MOS 管导通,常称为低边 MOS管;当 INH 为高电平时使能整个芯片,芯片工作;当 INH 为低电平时,芯片不工作。

其典型运用电路图如下图所示:



INH一般使用时,我们直接接高电平,使整个电路始终处于工作状态。

下面就是怎么样用该电路使得电机正反转。假如当PWM1端输入PWM波,PWM2端置0,电机正转;那么当 PWM1端为0,PWM2端输入PWM 波时电机将反转!使用此方法需要两路PWM信号来控制一个电机!其实可以只用一路 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 输入信号时电机正转;那么当 PWM2=1是,PWM1 输入信号电机反转(必须注意:此时PWM信号输入的是其对应的负占空比)!

以上的电路,对于普通功率的底盘,其驱动电流已经能够满足,但是对于更大功率的底盘,可能有点吃力。尤其是当我们加的底盘在不停的加减速时,这就需要电机不停的正反转,此时的电流很大,还用以上的驱动电路,芯片会很烫!!这个时候就需要我们自己用 MOSFET 和栅极驱动芯片自己设计 H 桥!

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针对不同的电机,我们应该选择与之相对应的驱动。简单地来说,功率大的电机应该选用内阻小、电流容许大的驱动,功率小的电机就可以选用较低功率的驱动。电机驱动较常规的方法是采用 PWM 控制。

常见的电机驱动有两种方式:

1、采用集成电机驱动芯片;

2、采用MOSFET和专用栅极驱动芯片。

方案一

采用集成电机驱动芯片

通过电机驱动模块控制驱动电机两端电压来对电机进行制动,我们可以采用飞思卡尔半导体公司的集成桥式驱动芯片 MC33886。MC33886 最大驱动电流为 5A,导通电阻为 140 毫欧姆,PWM 频率小于 10KHz,具有短路保护、欠压保护、过温保护等功能。体积小巧,使用简单,但由于是贴片的封装,散热面积比较小,长时间大电流工作时,温升较高,如果长时间工作必须外加散热器,而且 MC33886的工作内阻比较大,又有高温保护回路,使用不方便。

下面,着重介绍我们在平时设计驱动电路时最常用的驱动电路。我们普遍使用的是英飞凌公司的半桥驱动芯片 BTS7960 搭成全桥驱动。其驱动电流约 43A,而其升级产品 BTS7970 驱动电流能够达到 70 几安培!而且也有其可替代产品 BTN7970,它的驱动电流最大也能达七十几安!

其内部结构基本相同如下:

每片芯片的内部有两个 MOS 管,当 IN 输入高电平时上边的 MOS 管导通,常称为高边 MOS 管,当 IN 输入低电平时,下边的 MOS 管导通,常称为低边 MOS管;当 INH 为高电平时使能整个芯片,芯片工作;当 INH 为低电平时,芯片不工作。

其典型运用电路图如下图所示:

INH一般使用时,我们直接接高电平,使整个电路始终处于工作状态。

下面就是怎么样用该电路使得电机正反转。假如当PWM1端输入PWM波,PWM2端置0,电机正转;那么当 PWM1端为0,PWM2端输入PWM 波时电机将反转!使用此方法需要两路PWM信号来控制一个电机!其实可以只用一路 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 输入信号时电机正转;那么当 PWM2=1是,PWM1 输入信号电机反转(必须注意:此时PWM信号输入的是其对应的负占空比)!

以上的电路,对于普通功率的底盘,其驱动电流已经能够满足,但是对于更大功率的底盘,可能有点吃力。尤其是当我们加的底盘在不停的加减速时,这就需要电机不停的正反转,此时的电流很大,还用以上的驱动电路,芯片会很烫!!这个时候就需要我们自己用 MOSFET 和栅极驱动芯片自己设计 H 桥!

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