mos电机驱动电路

mos电机驱动

（一）电机驱动

mos电机驱动电路首先，单片机能够输出直流信号，但是它的驱动才能也是有限的，所以单片机普通做驱动信号，驱动大的功率管如Mos管，来产生大电流从而驱动电机，且占空比大小能够经过驱动芯片控制加在电机上的均匀电压到达转速调理的目的。电机驱动主要采用N沟道MOSFET构建H桥驱动电路，H 桥是一个典型的直流电机控制电路，由于它的电路外形酷似字母 H，故得名曰“H 桥”。4个开关组成H的4条垂直腿，而电机就是H中的横杠。要使电机运转，必需使对角线上的一对开关导通，经过不同的电流方向来控制电机正反转，

（二）H桥驱动原理

实践mos电(dian)(dian)机(ji)(ji)驱(qu)(qu)动(dong)(dong)(dong)(dong)电(dian)(dian)路中(zhong)通(tong)常要用硬(ying)件电(dian)(dian)路便当(dang)地控制开关，电(dian)(dian)机(ji)(ji)驱(qu)(qu)动(dong)(dong)(dong)(dong)板主要采(cai)(cai)用两种(zhong)驱(qu)(qu)动(dong)(dong)(dong)(dong)芯片，一(yi)种(zhong)是全(quan)桥(qiao)(qiao)驱(qu)(qu)动(dong)(dong)(dong)(dong)HIP4082，一(yi)种(zhong)是半桥(qiao)(qiao)驱(qu)(qu)动(dong)(dong)(dong)(dong)IR2104，半桥(qiao)(qiao)电(dian)(dian)路是两个(ge)MOS管(guan)组(zu)成的振荡，全(quan)桥(qiao)(qiao)电(dian)(dian)路是四个(ge)MOS管(guan)组(zu)成的振荡。其中(zhong)，IR2104型(xing)(xing)半桥(qiao)(qiao)驱(qu)(qu)动(dong)(dong)(dong)(dong)芯片能(neng)够驱(qu)(qu)动(dong)(dong)(dong)(dong)高端和低端两个(ge)N沟道MOSFET，能(neng)提供(gong)较大的栅极(ji)驱(qu)(qu)动(dong)(dong)(dong)(dong)电(dian)(dian)流，并具有(you)硬(ying)件死区、硬(ying)件防同臂导通(tong)等(deng)功用。运用两片IR2104型(xing)(xing)半桥(qiao)(qiao)驱(qu)(qu)动(dong)(dong)(dong)(dong)芯片能(neng)够组(zu)成完好(hao)的直流电(dian)(dian)机(ji)(ji)H桥(qiao)(qiao)式驱(qu)(qu)动(dong)(dong)(dong)(dong)电(dian)(dian)路，而且IR2104价(jia)钱低廉，功用完善，输出功率相对HIP4082较低，此计划采(cai)(cai)用较多。

另外，由于驱动电(dian)路可能会(hui)产生(sheng)较(jiao)大的(de)回灌电(dian)流，为(wei)避免对单(dan)片(pian)(pian)(pian)机产生(sheng)影(ying)响，最好(hao)用(yong)隔(ge)(ge)离(li)芯片(pian)(pian)(pian)隔(ge)(ge)离(li)，隔(ge)(ge)离(li)芯片(pian)(pian)(pian)选取(qu)有很多方式，如2801等，这些芯片(pian)(pian)(pian)常做控制总线驱动器，作用(yong)是(shi)进步驱动才能，满足一定(ding)条件后，输出与输入相(xiang)同(tong)，可停止(zhi)数据单(dan)向(xiang)传(chuan)输，即单(dan)片(pian)(pian)(pian)机信号(hao)能够到(dao)驱动芯片(pian)(pian)(pian)，反过(guo)来不行。

mos电机驱动电路设计

针对不同的(de)电(dian)机(ji)(ji)，我们应(ying)该选择与之相对应(ying)的(de)驱(qu)动(dong)。简单(dan)地来说(shuo)，功率(lv)(lv)大的(de)电(dian)机(ji)(ji)应(ying)该选用(yong)内阻小(xiao)、电(dian)流容(rong)许(xu)大的(de)驱(qu)动(dong)，功率(lv)(lv)小(xiao)的(de)电(dian)机(ji)(ji)就可以选用(yong)较(jiao)低功率(lv)(lv)的(de)驱(qu)动(dong)。电(dian)机(ji)(ji)驱(qu)动(dong)较(jiao)常规的(de)方法是(shi)采用(yong) PWM 控制。

（一）采用集成电机驱动芯片

通(tong)过(guo)mos电机驱动(dong)电路(lu)(lu)模块控(kong)制(zhi)驱动(dong)电机两端(duan)电压(ya)来对电机进行制(zhi)动(dong)，我们可(ke)以采用(yong)飞思卡尔半导(dao)(dao)体(ti)公司的集成(cheng)桥式驱动(dong)芯(xin)片 MC33886。MC33886 最大驱动(dong)电流为 5A，导(dao)(dao)通(tong)电阻(zu)为 140 毫欧姆，PWM 频率小(xiao)于 10KHz，具有短路(lu)(lu)保(bao)(bao)护、欠压(ya)保(bao)(bao)护、过(guo)温(wen)保(bao)(bao)护等功能。体(ti)积小(xiao)巧，使(shi)用(yong)简单，但由于是贴片的封(feng)装，散热面积比较小(xiao)，长(zhang)时(shi)间大电流工作时(shi)，温(wen)升较高，如果长(zhang)时(shi)间工作必(bi)须外加(jia)散热器，而且 MC33886的工作内阻(zu)比较大，又有高温(wen)保(bao)(bao)护回路(lu)(lu)，使(shi)用(yong)不方(fang)便。

下面，着重(zhong)介绍我们在平时设(she)计驱(qu)(qu)(qu)动(dong)电路时最常(chang)用(yong)的驱(qu)(qu)(qu)动(dong)电路。半桥驱(qu)(qu)(qu)动(dong)芯(xin)片 BTS7960 搭成全桥驱(qu)(qu)(qu)动(dong)。其驱(qu)(qu)(qu)动(dong)电流(liu)(liu)(liu)约(yue) 43A，而其升(sheng)级产品 BTS7970 驱(qu)(qu)(qu)动(dong)电流(liu)(liu)(liu)能够达到 70 几安培！而且也有其可替(ti)代产品 BTN7970，它(ta)的驱(qu)(qu)(qu)动(dong)电流(liu)(liu)(liu)最大也能达七(qi)十几安！

其内部结构基(ji)本相同(tong)如(ru)下：

每片芯片的(de)内部有两(liang)个 MOS 管，当 IN 输入(ru)高电平时(shi)(shi)上(shang)边的(de) MOS 管导通(tong)，常称(cheng)为(wei)高边 MOS 管，当 IN 输入(ru)低(di)电平时(shi)(shi)，下边的(de) MOS 管导通(tong)，常称(cheng)为(wei)低(di)边 MOS管；当 INH 为(wei)高电平时(shi)(shi)使能整个芯片，芯片工(gong)作；当 INH 为(wei)低(di)电平时(shi)(shi)，芯片不工(gong)作。

其典型运(yun)用电(dian)路(lu)图如下图所示：

INH一般使(shi)用时,我们直接接高电平，使(shi)整(zheng)个电路始终处于工作状态。

下面就(jiu)是怎么(me)(me)样用该电(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)使得电(dian)(dian)(dian)(dian)机(ji)(ji)正反转？假(jia)如当PWM1端(duan)(duan)(duan)输(shu)入(ru)PWM波(bo)，PWM2端(duan)(duan)(duan)置0,电(dian)(dian)(dian)(dian)机(ji)(ji)正转；那么(me)(me)当 PWM1端(duan)(duan)(duan)为0,PWM2端(duan)(duan)(duan)输(shu)入(ru)PWM 波(bo)时电(dian)(dian)(dian)(dian)机(ji)(ji)将(jiang)反转！使用此(ci)方(fang)法(fa)需要两路(lu)(lu)PWM信(xin)号(hao)来控制(zhi)一(yi)个电(dian)(dian)(dian)(dian)机(ji)(ji)！其(qi)实可(ke)以只用一(yi)路(lu)(lu) PWM 接 PWM1 端(duan)(duan)(duan)，另外 PWM2 端(duan)(duan)(duan)可(ke)以接在 IO 端(duan)(duan)(duan)口(kou)上，用于控制(zhi)方(fang)向！假(jia)如 PWM2=0，PWM1 输(shu)入(ru)信(xin)号(hao)时电(dian)(dian)(dian)(dian)机(ji)(ji)正转；那么(me)(me)当 PWM2=1是，PWM1 输(shu)入(ru)信(xin)号(hao)电(dian)(dian)(dian)(dian)机(ji)(ji)反转（必(bi)须注意：此(ci)时PWM信(xin)号(hao)输(shu)入(ru)的是其(qi)对应的负占空比）！

以上的(de)(de)电路(lu)，对于普通功率(lv)的(de)(de)底盘，其驱(qu)动(dong)电流已经能够满足(zu)，但(dan)是对于更大(da)(da)功率(lv)的(de)(de)底盘，可能有点吃力。尤其是当我(wo)们加的(de)(de)底盘在不停的(de)(de)加减速(su)时(shi)，这就(jiu)需(xu)(xu)要(yao)电机(ji)不停的(de)(de)正反转，此(ci)时(shi)的(de)(de)电流很(hen)(hen)大(da)(da)，还用以上的(de)(de)驱(qu)动(dong)电路(lu)，芯(xin)片(pian)会很(hen)(hen)烫(tang)！！这个时(shi)候就(jiu)需(xu)(xu)要(yao)我(wo)们自(zi)己用 MOSFET 和栅极驱(qu)动(dong)芯(xin)片(pian)自(zi)己设(she)计 H 桥！

（二）大功率 MOS 管组成电机驱动电路

用这个方(fang)法电(dian)(dian)路(lu)非常简(jian)单，控(kong)制只(zhi)需要(yao)一路(lu)PWM，在管子上消耗的(de)电(dian)(dian)能也比较少，可以有效地避免多片(pian)(pian)MC33886 并(bing)联(lian)时由于芯(xin)片(pian)(pian)分散性(xing)导致的(de)驱动芯(xin)片(pian)(pian)某些片(pian)(pian)发热某些不发热的(de)现象。但是(shi)缺点是(shi)不能控(kong)制电(dian)(dian)机(ji)的(de)电(dian)(dian)流方(fang)向，在小(xiao)车的(de)刹车的(de)性(xing)能的(de)提(ti)升上明显有弱势(shi)，而且电(dian)(dian)流允许(xu)值也比较小(xiao)。

当(dang)我们按照下图接线(xian)时(shi)，也就是(shi)两(liang)路PWM输(shu)入组成H桥，则可以通过控(kong)制(zhi)PWM1和(he)PWM2的(de)相对大小控(kong)制(zhi)电流的(de)方向，从而控(kong)制(zhi)电机的(de)转向。

电动机控制器中MOS的作用

功率mos在电(dian)(dian)(dian)(dian)动车控(kong)制器中的(de)作用(yong)非(fei)常(chang)重要就不多说了，简单来(lai)讲(jiang)mos的(de)输(shu)出(chu)电(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)就是用(yong)来(lai)驱(qu)动电(dian)(dian)(dian)(dian)机(ji)(ji)。电(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)输(shu)出(chu)越大（为了防止(zhi)过流(liu)(liu)(liu)烧坏mos，控(kong)制器有(you)做限(xian)流(liu)(liu)(liu)保护），电(dian)(dian)(dian)(dian)机(ji)(ji)扭矩就强，加速就有(you)力（电(dian)(dian)(dian)(dian)机(ji)(ji)磁饱和(he)前(qian)扭矩和(he)相(xiang)电(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)成正比）。

mos在控制(zhi)器(qi)电(dian)路中(zhong)的工作(zuo)状态(tai)。开通(tong)过(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)（由(you)截(jie)止(zhi)(zhi)到(dao)导(dao)通(tong)的过(guo)(guo)(guo)渡过(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)），导(dao)通(tong)状态(tai)，关断过(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)（由(you)导(dao)通(tong)到(dao)截(jie)止(zhi)(zhi)的过(guo)(guo)(guo)渡过(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)），截(jie)止(zhi)(zhi)状态(tai)，还有(you)一非正常状态(tai)，击(ji)穿(chuan)状态(tai)（小能量电(dian)流脉冲往往是可恢复(fu)击(ji)穿(chuan)，即mos不会损坏）。

Mos主要损(sun)(sun)耗(hao)(hao)也对应这几个状态(tai)，开(kai)关损(sun)(sun)耗(hao)(hao)（开(kai)通过(guo)程(cheng)(cheng)和关断过(guo)程(cheng)(cheng)），导通损(sun)(sun)耗(hao)(hao)，截止(zhi)损(sun)(sun)耗(hao)(hao)（漏电流(liu)引起的，这个忽(hu)略不计），还有雪崩能(neng)量(liang)损(sun)(sun)耗(hao)(hao)。只要把这些(xie)损(sun)(sun)耗(hao)(hao)控制在mos承受规格(ge)之内，mos即(ji)(ji)会正常工作(zuo)，超出承受范围，即(ji)(ji)发生损(sun)(sun)坏(huai)。而开(kai)关损(sun)(sun)耗(hao)(hao)往往大于(yu)导

通状(zhuang)态(tai)损耗（不同mos这个差距可能很大），尤其是pwm没完全打(da)开，处于脉宽(kuan)调(diao)制状(zhuang)态(tai)时（对应电动车的起步加速状(zhuang)态(tai)），而最(zui)高急速状(zhuang)态(tai)往(wang)往(wang)是导通损耗为主。

Mos损(sun)坏主(zhu)要(yao)原因(yin)：过(guo)流(liu)，大电(dian)(dian)流(liu)引起(qi)的高温损(sun)坏（分持续大电(dian)(dian)流(liu)和瞬间(jian)超大电(dian)(dian)流(liu)脉冲导致结温超过(guo)承受(shou)值(zhi)）；过(guo)压，源漏(lou)级(ji)大于(yu)击穿(chuan)电(dian)(dian)压而击穿(chuan)；栅(zha)极(ji)击穿(chuan)，一(yi)般由于(yu)栅(zha)极(ji)电(dian)(dian)压受(shou)外(wai)界(jie)或(huo)驱动(dong)电(dian)(dian)路(lu)损(sun)坏超过(guo)允许最高电(dian)(dian)压（栅(zha)极(ji)电(dian)(dian)压一(yi)般需(xu)低于(yu)20v安(an)全）以及静电(dian)(dian)损(sun)坏。

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