BTN7970在直流電機驅動(dòng)系統中的應用

摘要：Infineon公司的大功率H半橋集成芯片BTN7970內部集成了驅動(dòng)電路，故可以直接和MCU接口，同時(shí)具有電流檢測，以及過(guò)溫、過(guò)壓、欠壓、過(guò)流和短路保護等診斷功能。本文介紹了BTN7970在直流電機控制驅動(dòng)系統中的典型應用，給出了電機控制驅動(dòng)電路以及軟件設計。
關(guān)鍵詞：BTN7970；H橋；PWM控制；直流電機驅動(dòng)

引言
微電機在嵌入式系統領(lǐng)域的應用日益廣泛，采用驅動(dòng)電路和MOSFET管的傳統設計方法不僅電路設計復雜，而且不容易控制。針對此問(wèn)題，各半導體廠(chǎng)商推出了直流電機控制專(zhuān)用集成電路，無(wú)需驅動(dòng)便可以與MCU接口，且無(wú)需另外添加電機電流檢測電路，外圍器件少，電機控制簡(jiǎn)單。
目前該類(lèi)芯片已經(jīng)廣泛應用于微電機的嵌入式應用領(lǐng)域，但它也存在一些缺點(diǎn)；輸出功率有限，不適合大功率直流電機驅動(dòng)的需求；采用PWM信號驅動(dòng)且PWM信號的頻率和占空比有一定限制；沒(méi)有光電隔離電路，當驅動(dòng)電路發(fā)生擊穿等故障時(shí)會(huì )損壞與之相連的MCU等器件。
以Infineon公司推出的BTN7970芯片為例，它所供電壓為8～45 V，最大電流為50 A，驅動(dòng)信號PWM頻率為1～25 kHz。由于功率和驅動(dòng)信號占空比的限制，使得它有很大的局限性。在電機控制驅動(dòng)電路和控制程序設計方面要綜合考慮并采取適當措施。本文將詳細介紹BTN7970在大功率微電機控制驅動(dòng)系統中的典型應用。

1 BTN7970簡(jiǎn)介
BTN7970是由Infineon(英飛凌)公司推出的智能功率驅動(dòng)芯片，內含電流檢測電路、控制驅動(dòng)電路，以及1個(gè)P型和1個(gè)N型MOSFET管，可以靈活應用于2相或3相、直流有刷或無(wú)刷電機的控制驅動(dòng)電路中，不僅可以簡(jiǎn)化電路設計，而且使得控制更加簡(jiǎn)單。在過(guò)溫、過(guò)壓、欠壓、過(guò)流和短路的情況下，芯片自動(dòng)關(guān)斷輸入；當電流超過(guò)標定的最大電流時(shí)，通過(guò)MCU端的I／0使能引腳關(guān)斷驅動(dòng)芯片。為了防止系統在工作過(guò)程中因為芯片保護而停止工作，在系統設計時(shí)要考慮散熱、穩壓、過(guò)流保護等情況并采取措施。
BTN7970提供PG-T0263-7-1、PG-T0220-7-11和PG-T0220-7-12三種封裝。其引腳功能定義如表1所列。

當INH引腳輸入高電平時(shí)，OUT端輸出電壓由IN端輸入的PWM占空比決定。當占空比大于某個(gè)值時(shí)，輸入芯片內部經(jīng)過(guò)非門(mén)驅動(dòng)電路后，輸出低電平使得上背P型MOSFET管導通，此時(shí)通過(guò)調節輸入占空比后調節0UT端的輸出電壓。當輸入占空比為O時(shí)，輸入低電平經(jīng)過(guò)非門(mén)驅動(dòng)電路后，輸出高電平使得下背N型MOSFET管導通，IS端檢測的電流為經(jīng)過(guò)上背MOSFET管的電流(即電機當前電流)。在實(shí)際應用中通常將2片或3片BTN7970組合起來(lái)構成電機控制驅動(dòng)電路。

2 電機控制驅動(dòng)電路設計
主控制器選用Freescale公司基于PowerPC構架的32位處理器MPC5604P。通過(guò)I／0口、PWM輸出引腳、A／D采集引腳直接和BTN7970接口。下面介紹2相直流電機控制驅動(dòng)電路的設計方法。