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IR2104芯片驱动电路完结智能车差速操控计划

  因为自己首要是搞软件的,所以硬件方面不是很了解,可是为了更好地彼此学习,仅此整理出一份总结出来,有什么过错的当地还请咱们活跃的指出!供咱们一同参阅研讨!

  咱们做的智能小车,要想超卓的完结一场竞赛,需求超卓的操控战略!就整个智能车这个体系而言,咱们的被控目标无外乎舵机和电机两个!经过对舵机的操控能够让咱们的小车实时的纠正小车在赛道上的方位,完结转向!当然那些和我相同做平衡组的同学不用考虑舵机的问题!而电机是小车完结竞赛的动力确保,一起平衡组的同学也需求经过对两路电机的差速操控,来操控小车的方向!所以选一个好的电机驱动电路十分必要!

  常用的电机驱动有两种办法:一、选用集成电机驱动芯片;二、选用MOSFET和专用栅极驱动芯片自己搭。集成首要是飞思卡尔自己出产的33886芯片,还有便是L298芯片,其间298是个很好的芯片,其内部能够当作两个H桥,能够一起驱动两路电机,并且它也是咱们驱动步进电机的一个良选!因为他们的驱动电流较小(33886最大5A继续作业,298最大2A继续作业),关于咱们智能车来说不足以满意,可是电子规划大赛的时分或许会用到!所以想要具体了解他们的同学能够去查找他们的数据手册!在此仅仅供应他们的电路图,不作具体介绍!

  下面侧重介绍咱们智能车或许运用的驱动电路。遍及运用的是英飞凌公司的半桥驱动芯片BTS7960搭满意桥驱动。其驱动电流约43A,而其晋级产品BTS7970驱动电流能够到达70几安培!并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!其内部结构根本相同如下:

  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,芯片作业;当INH为低电平时,芯片不作业。其典型运用电路图如下图所示:

  下面便是怎么样用该电路使得电机正回转?假定当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波时电机将回转!运用此办法需求两路PWM信号来操控一个电机,光电平衡组的同学更是需求4路!有点糟蹋!其实能够只用一路PWM接PWM1端,别的PWM2端能够接在IO端口上,用于操控方向!假定PWM2=0;PWM1输入信号时电机正转,那么当PWM2=1是,PWM1输入信号电机回转(有必要留意:此刻PWM信号输入的是其对应的负占空比)!

  关于以上的电路,本年的电磁组A车和光电组D车来说,其驱动电流现已能够满意,可是关于本年的摄像头组的B车模来说,或许有点费劲,B车的电机功率很大,尽管正常正转时的电流不是很大,可是当咱们加上咱们的速度操控战略的时分,许多时分车子是在不断的加减速,这就需求电机不断的正回转,此刻的电流很大,还用以上的驱动电路,芯片会很烫!!这个时分就需求咱们自己用MOSFET和栅极驱动芯片自己规划H桥!

  首要需求咱们了解的是TC4427是一个1.5A双通道高速的MOSFET驱动器,望文生义,其内部有两路同相驱动电路A和B。

  上面的电路中4905是P沟道,3205是N沟道,咱们都学过数电模电,即便没有学过他们的导通条件也都应该了解!现假定PWM2=0,即Q2导通,Q4不导通!那么当PWM1=1时,Q1不导通,Q3导通,电流的方向为Q2电机Q3,电机正转,当PWM1=0时,Q1导通,Q3不导通,即上桥臂导通,电机处于能耗制动状况!

  同理不难得出:当PWM1=0是,PWM2=1时,电机回转;PWM2=0是下桥臂导通,电机处于能耗制动状况!上面电路中的电阻电容R1和C1并联接地,R2和C2并联接地,首要作用是构成阻容滤波,滤除尖脉冲!有时为了进一步的扩展驱动电流,还常常两两并联,用两片3205并联成一片,两片4905并联成一片!组成的H桥的驱动电路电流将更大!

  其实TC4427仅仅两路同相的驱动器,买过该芯片的同学或许知道,虽然不贵,可是也需求9块钱左右,并且用过该芯片的同学也或许有领会,该芯片不是太好,有时会呈现一个方向能够转,另一个方向不能够转的状况,咱们是不是能够用其他既廉价又有相同作用的芯片替代呢?其实咱们能够想到的是咱们常用的74LS00,没错,便是与非门,用它接成两路同相的驱动器,该电路相同好用,我所知道的部队中有人在用!

  经过对上面电路的了解,咱们应该大致了解了H桥的根本作业原理,有没有更好地驱动电路了呢?答案是必定的!以下是直流电动机的机械特性表达式:

  n是电机的转速,NU是电机的两头的电压,eC、TC、N关于咱们来说能够当作一个定值,emT是负载转矩,车做好之后该值根本确认不变,剩余一个重要的参数aR电机电枢回路的阻值,电机自身的内阻很小,假如外部引进的电阻过大,此刻直流电动机转速下降较大,驱动电路功率较低,电机功能不能充分发挥。为了进步电机的转速咱们应该尽量减小电机电枢回路绕组的阻值,咱们知道:N沟道的MOSFET具有极低的导通电阻,IRF3205导通电阻在8m?左右,而IRF4905几乎是其两倍,那么是不是能够考虑悉数运用N沟道的3205来搭咱们的驱动电路呢,答案也是必定的,只不过需求换一片栅极驱动芯片就行!

  在这里给咱们介绍的是IR公司的IR2104,因为IR公司声称功率半导体首领,当然2104也相对比较廉价!IR2104能够驱动能够驱动高端和低端两个N沟道MOSFET,能供应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能。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。可是需求12V驱动!

  SD信号时一个使能信号,跟前面的BTS的INH信号输入端相似,高电平有用,芯片作业,IN为高电平时HO为高,LO为低,IN为低电平时,HO为低,LO为高电平!

  这个驱动规划单从信号逻辑上剖析比较简单了解,但要深化的了解和更好的使用,就需求对电路做较深化的剖析,对一些外围元件的参数确认做理论剖析核算。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.此半桥电路的上下桥臂是替换导通的,每逢下桥臂注册,上桥臂关断时Vs脚的电位为下桥臂功率管Q2的饱满导通压降,根本上挨近地电位,此刻Vcc经过自举二极管D对自举电容C2充电使其挨近Vcc电压。当Q2关断时Vs端的电压就会升高,因为电容两头的电压不能骤变,因而Vb端的电平挨近于Vs和Vcc端电压之和,而Vb和Vs之间的电压仍是挨近Vcc电压。当Q2注册时,C2作为一个起浮的电压源驱动Q2;而C2在Q2注册其间丢失的电荷鄙人一个周期又会得到弥补,这种自举供电办法便是使用Vs端的电平在凹凸电平之间不断地摇摆来完结的.因为自举电路无需起浮电源,因而是最廉价的,如图所示自举电路给一只电容器充电,电容器上的电压依据高端输出晶体管源极电压上下起浮。图中的D和C2是IR2104在脉宽调制(PWM)使用时应严厉挑选和规划的元器材,依据必定的规矩进行核算剖析;并在电路试验时进行调整,使电路作业处于最佳状况,其间D是一个重要的自举器材,应能阻断直流干线上的高压,其接受的电流是栅极电荷与开关频率之积,为了削减电荷丢失,应挑选反向漏电流小的快康复二极管,芯片内高压部分的供电都来自图中自举电容C2上的电荷;为确保高压部分电路有满足的能量供应,应适当选取C2的巨细。

  IR2104比较廉价,有钱的同学能够再去研讨研讨TD340,根本原理都是迥然不同!