深圳市可易亚半导体科技有限公司

國家高新企業

cn en

新聞中心

mos電機驅動電路及电机驱动电路设计-电机控制器MOS的作用-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2019-03-04 

分享到:

mos電機驅動電路

mos電機驅動

(一)電機驅動

mos電機驅動電路首先,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,mos電機驅動電路


(二)H橋驅動原理

实践mos電機驅動電路中通常要用硬件电路便当地控制开关,电机驱动板主要采用两种驱动芯片,一种是全桥驱动HIP4082,一种是半桥驱动IR2104,半桥电路是两个MOS管组成的振荡,全桥电路是四个MOS管组成的振荡。其中,IR2104型半桥驱动芯片能够驱动高端和低端两个N沟道MOSFET,能提供较大的栅极驱动电流,并具有硬件死区、硬件防同臂导通等功用。运用两片IR2104型半桥驱动芯片能够组成完好的直流电机H桥式驱动电路,而且IR2104价钱低廉,功用完善,输出功率相对HIP4082较低,此计划采用较多。

mos電機驅動電路


另外,由于驅動電路可能會産生較大的回灌電流,爲避免對單片機産生影響,最好用隔離芯片隔離,隔離芯片選取有很多方式,如2801等,這些芯片常做控制總線驅動器,作用是進步驅動才能,滿足一定條件後,輸出與輸入相同,可停止數據單向傳輸,即單片機信號能夠到驅動芯片,反過來不行。


mos電機驅動電路设计

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。

(一)采用集成電機驅動芯片

通过mos電機驅動電路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。

mos電機驅動電路


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。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!

其內部結構基本相同如下:

mos電機驅動電路


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。

其典型運用電路圖如下圖所示:

mos電機驅動電路


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。


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!


(二)大功率 MOS 管组成电机驱动电路

用这个方法电路非常简单,控制只需要一路PWM,在管子上消耗的电能也比较少,可以有效地避免多片MC33886 并联时由于芯片分散性导致的驱动芯片某些片发热某些不发热的现象。但是缺点是不能控制电机的电流方向,在小车的刹车的性能的提升上明显有弱势,而且电流允许值也比较小。


當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,從而控制電機的轉向。

mos電機驅動電路


電動機控制器中MOS的作用

功率mos在電動車控制器中的作用非常重要就不多說了,簡單來講mos的輸出電流就是用來驅動電機。電流輸出越大(爲了防止過流燒壞mos,控制器有做限流保護),電機扭矩就強,加速就有力(電機磁飽和前扭矩和相電流成正比)。


mos在控制器電路中的工作狀態。開通過程(由截止到導通的過渡過程),導通狀態,關斷過程(由導通到截止的過渡過程),截止狀態,還有一非正常狀態,擊穿狀態(小能量電流脈沖往往是可恢複擊穿,即mos不會損壞)。


Mos主要損耗也對應這幾個狀態,開關損耗(開通過程和關斷過程),導通損耗,截止損耗(漏電流引起的,這個忽略不計),還有雪崩能量損耗。只要把這些損耗控制在mos承受規格之內,mos即會正常工作,超出承受範圍,即發生損壞。而開關損耗往往大于導

通狀態損耗(不同mos這個差距可能很大),尤其是pwm沒完全打開,處于脈寬調制狀態時(對應電動車的起步加速狀態),而最高急速狀態往往是導通損耗爲主。


Mos損壞主要原因:過流,大電流引起的高溫損壞(分持續大電流和瞬間超大電流脈沖導致結溫超過承受值);過壓,源漏級大于擊穿電壓而擊穿;柵極擊穿,一般由于柵極電壓受外界或驅動電路損壞超過允許最高電壓(柵極電壓一般需低于20v安全)以及靜電損壞



聯系方式:鄒先生

聯系電話:0755-83888366-8022

手機:18123972950

QQ:2880195519

聯系地址:深圳市福田區車公廟天安數碼城天吉大廈CD座5C1


請搜微信公衆號:“KIA半導體”或掃一掃下圖“關注”官方微信公衆號

请“关注”官方微信公众号:提供 MOS管 技术帮助