电机驱动方案

1、4.1.2电机驱动模块电机的驱动可以使用专用的电机驱动芯片、达林顿管驱动、 场效应管驱动。电机驱动芯片MC33886,内部具有过流保护电 路，刹车效应好，接口简单易用，虽然能够提供比较大的驱动电 流，但对于小车骤然加速时所需的电流还是不够的，发热量也比 较大，若使用达林顿管作驱动管，其等效电阻也相对比较大，发 热量也会比较大，不利于电机转速的骤起骤降驱动，使用场效应 管作为驱动管，其导通电阻可以达到毫欧级，且可以提供强大驱 动电流，最后选用场效应管做驱动电路。电机驱动电路大家常用的是MC33886，几片并联的，我们以前 也是这样，但芯片很热，不好加散热片，但归根结蒂还是芯片驱 动电流小，内阻大

2、所致。根本办法是用场效应管搭建H桥来驱 动电机。场效应管具有内阻极小、开关速度快等诸多优点。并且 加散热片很方便（不像33886）.不要认为使用场效应管很困难， 智能车的驱动系统一般由控制器、电机驱动模块及电机三个主要 部分组成。智能车的驱动不但要求电机驱动系统具有高转矩重量比、宽调速范围、高可靠性，而 且电机的转矩转速特性受电源功率的影响，这就要求驱动具有尽可能宽的高效率区。控制器采用飞思卡尔16位单片机PWM功能完成，智能车电机一般每一届都有主委会提供，而且型号指定，参数固定。一般提供的为直流电机。其控制简单、 性能出众、供电方便。直流电机驱动 模块一般使用H型全桥式电路实现电机驱动功能。

3、2.6电机驱动电路设计对于电机驱动电路，我们用全桥驱动电路作为电机的驱动。主要 是看好它控制简单，并且驱动能力也不错。用全桥可以让车模在高速入弯时顺利刹车减速入弯。两片英飞凌公司的PN型半桥芯片BTS7960联立就可以 组成全桥。BTS7960封装及管脚分配如图2-5所示。这种方案较之其他常规的MOS管H桥有多方优势。只两片芯片，硬件电路简单，并且减轻车模重量。我们就是采用两个半桥联立成的全桥作为电机驱动电路。实际应用中我们采用4片半桥芯片，两两并联组成全桥，做出来的电路板尺寸只有：37.2mmX32.7mm，如图2-6 所示。同样用两路PWM,控制方便；驱动电流可达68A；内阻只有 79mQ

4、。4.3电机驱动模块的设计电机采用日桥驱动，市场上有许多集成的电机驱动芯片，还 可以自己用分立的MOS管达H桥。由于用分立的MOS管自己做驱动电路相对复杂，可靠性会下降， 容易出现问题。选用freescale公司的MC33886电机驱动集成芯片，驱动 电流仅为5A左右，由于本届车模采用四驱，电流较大。也可以 采用两片MC33886并联，但容易出现一个发烫另一个不发烫的 情况。所以最终选用了英飞凌公司的半桥集成芯片BTS7960O BTS7960可以达到43A的电流，而且内阻较小，效率非常高， 其中逻辑电路已经集成其中，使得驱动控制十分简单。电机驱动与MCU之间通常需要进行光耦隔离，不然容易烧掉

5、 MCU，但光耦体积较大，采用74HC224进行简单的隔离。2.4电机驱动模块前几届使用较多的集成驱动芯片是MC33886,但是这种驱动芯片 发热量大，内阻大且输出电流较小。本届我们选择的是英飞凌公 司的大电流半桥驱动芯片BTS7970，该芯片最大输出电流为63A， 导通内阻为16毫欧，具有逻辑电平输入、电流诊断、斜率调节、 死区时间产生和过温、过压、欠压、过流及短路保护的功能。BTS7970应用非常简单，只需要向芯片第2引脚输入PWM波 就能控制。当系统中只需要单向控制时，只需要让电机一端接地， 另一端接BTS7970第4引脚。如果需要电机双向旋转控制，则 需要另一片BTS7970共同组成全

6、桥。图为BTS7970各引脚功能。 为了能获得更大的输出电流，该驱动模块使用4片BTS7970组 成了一个全桥。这个是我后来总结的智能车驱动电路相关内容。直流电机驱动电路直接左右小车的极限速度。其驱动控制效 果影响直线路段速度及入弯速度。根据赛道的不同路段，可采用 不同的速度控制策略，主要包括：直线段加速行驶、高速稳定行 驶，入弯制动减速行驶、弯道低速行驶，S弯间断制动行驶。直 流驱动电机的控制由单片机的PWM信号完成。小车的速度控制算 法可采用PID或模糊控制算法，均能满足小车系统的控制要求。通过电机驱动模块，控制驱动电机两端电压可以使小车加 速或制动。常用电机驱动有以下三种方案：集成方案：

7、33886驱动采用飞思卡尔公司的直流电机驱动芯片MC33886。其驱动能 力强，有过流保护功能，状态监测功能，通过PWM调节可实现正 反转。1）单独使用一片33886 优点：应用电路简单，实现方便。缺点：芯片驱动电流小，内阻 大，可能存在发热严重的问题，不好加散热片。2）采用两片或者四片MC33886并联优点：可以增大驱动能力，减少单片机发热量。缺点：存在均流 不佳的问题，有碍提高整个装置的输出，甚至造成器件和装置的 损害。组合方案：33886 +场效应管驱动采用MC33886或其他驱动芯片与场效应管设计驱动。优点：驱动电流理论上能达到74A，解决了 33886的散热问题，充分发挥33886的性能，场效应管也不用加散热片，使小车发挥 更