电机驱动(实例讲解电机驱动电路应该如何设计)

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电机驱动(实例讲授电机驱动电路应当如何设计)

针对不同的电机,我们应当选择与之相对应的驱动。简略地来说,功率大的电机应当选用内阻小、电流允许大的驱动,功率小的电机就可以选用较低功率的驱动。电机驱动较惯例的办法是采取 PWM 掌握。

常见的电机驱动有两种方法:

1.采取集成电机驱动芯片;

2.采取MOSFET和专用栅极驱动芯片。

计划一、采取集成电机驱动芯片

通过电机驱动模块掌握驱动电机两端电压来对电机进行制动,我们可以采取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,具有短路掩护、欠压掩护、过温掩护等功效。体积小巧,应用简略,但由于是贴片的封装,散热面积比拟小,长时光大电流工作时,温升较高,如果长时光工作必需外加散热器,而且 MC33886的工作内阻比拟大,又有高温掩护回路,应用不便利。

下面,侧重介绍我们在平时设计驱动电路时最常用的(原创www.isoyu.com版权)驱动电路。我们广泛应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 驱动电流能够到达 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!

其内部构造根本雷同如下:

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 为高电平时使能全部芯片,芯片工作;当 INH 为低电平时,芯片不工作。

其典范应用电路图如下图所示:

INH一般应用时,我们直接接高电平,使全部电路始终处于工作状况。

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!应用此办法须要两路PWM信号来掌握一个电机!其实可以只用一路 PWM 接 PWM1 端,另外 PWM2 端可以接在 IO 端口上,用于掌握方向!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(必需注意:此时PWM信号输入的是其百思特网对应的负占空比)。

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,这就须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!!这个时候就须要我们自己用 MOSFET 和栅极驱动芯片自己设计H桥!

计划二、大功率 MOS 管组成电机驱动电路

由于本人对这一部百思特网分的研讨还不过深刻,以下内容重要参考了“337试验室团队”对大功率MOS管组成的电机驱动电路的剖析与设计。

用这个办法电路非常简略,掌握只须要一路PWM,在管子上消费的电能也比拟少,可以有效地避免多片MC33886 并联时由于芯片疏散性导致的驱动芯片某些片发热某些不发热的现象百思特网。但是缺陷是不能掌握电机的电流方向,在小车的刹车的性能的晋升上显著有弱势,而且电流许可值也比拟小。

当我们依照下图接线时,也就是两路PWM输入组成H桥,则可以通过掌握PWM1和PWM2的相对大小掌握电流的方向,从而掌握电机的转向。

在这里给大家介绍的是 IR 公司的 IR2104,因为 IR 公司号称功率半导体领袖,当然 2104 也相比较较廉价!IR2104 可以驱动可以驱动高端和低端两个 N 沟道MOSFET,能供给较大的栅极驱动电流应用两片 IR2104 型半桥驱动芯片可以组成完全的直流电机 H 桥式驱动电路。但是须要 12V 驱动!

症结参数的选择:

这个驱动设计单从信号逻辑上剖析比拟容易懂得,但要深刻的懂得和更好的运用,就须要对电路做较深刻的剖析,对一些外围元件的参数肯定做理论剖析盘算。

图中IC是一个高压驱动芯片,驱动 1 个半桥 MOSFET。Vb,Vs 为高压端供电;Ho为高压端驱动输出;COM为低压端驱动供电,Lo为低压端驱动输出;Vss 为数字电路供电.此半桥电路的高低桥臂是交替导通的,每当下桥臂开通,上桥臂关断时Vs脚的电位为下桥臂功率管Q2的饱和导通压降,根本上接近地电位,此时Vcc通过自举二极管D对自举电容C2充电使其接近 Vcc 电压。当Q2关断时 Vs端的电压就会升高,由于电容两端的电压不能突变,因此Vb端的电平接近于Vs和Vcc端电压之和,而Vb和Vs之间的电压还是接近Vcc电压。当Q2开通时,C2作为一个浮动的电压源驱动 Q2;而C2在Q2开通其间丧失的电荷在下一个周期又会得到弥补,这种自举供电方法就是应用Vs端的电平在高下电平之间不停地摆动来实现的。

由于自举电路无需浮动电源,因此是最廉价的,如图所示自举电路给一只电容器充电,电容器上的电压基于高端输出晶体管源极电压高低浮动。图中的D和C2是IR2104在PWM运用时应严厉挑选和设计的元器件,依据必定的规矩进行盘算剖析;并在电路试验时进行调剂,使电路工作处于最佳状况,其中D 是一个主要的自举器件,应能阻断直流干线上的高压,其蒙受的电流是栅极电荷与开关频率之积,为了减少电荷丧失,应选择反向漏电流小的快恢复二极管,芯片内高压部分的供电都来自图中自举电容C2上的电荷;为保证高压部分电路有足够的能量供应,应恰当选取C2的大小。