MPS10驱动选型

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    MPS10驱动选型渠道商下面介绍在直流电机驱动电路的设计中，主要考虑一下几点：

    1. 功用：电机是单向还是双向转动？需不需求调速？关于单向的电机驱动，只需用一个大功率三极管或场效应管或继电器直接带动电机即可，当电机需求双向转动时，能够运用由4个功率元件组成的H桥电路或者运用一个双刀双掷的继电器。假如不需求调速，只需运用继电器即可；但假如需求调速，能够运用三极管，场效应管等开关元件完成PWM（脉冲宽度调制）调速。

    2. 性能：关于PWM调速的电机驱动电路，主要有以下性能指标。

    1）输出电流和电压范围，它决议着电路能驱动多大功率的电机。

    2）效率，高的效率不只意味着俭省电源，也会减少驱动电路的发热。要进步电路的效率，能够从保证功率器件的开关工作状态和避免共态导通（H桥或推挽电路可能呈现的一个问题，即两个功率器件同时导通使电源短路）动手。

    3）对控制输入端的影响。功率电路对其输入端应有良好的信号隔离，避免有高电压大电流进入主控电路，这能够用高的输入阻抗或者光电耦合器完成隔离。

    4）对电源的影响。共态导通能够惹起电源电压的霎时降落形成高频电源污染；大的电流可能招致地线电位浮动。

    5）牢靠性。电机驱动电路应该尽可能做到，无论加上何种控制信号，何种无源负载，电路都是平安的。

    1.输入与电平转换局部：

    输入信号线由DATA引入，1脚是地线，其他是信号线。留意1脚对地衔接了一个2K欧的电阻。当驱动板与单片机分别供电时，这个电阻能够提供信号电流回流的通路。当驱动板与单片机共用一组电源时，这个电阻能够避免大电流沿着连线流入单片机主板的地线形成干扰。或者说，相当于把驱动板的地线与单片机的地线隔开，完成“一点接地”。

    高速运放KF347（也能够用TL084）的作用是比拟器，把输入逻辑信号同来自指示灯和一个二极管的2.7V基准电压比拟，转换成接近功率电源电压幅度的方波信号。KF347的输入电压范围不能接近负电源电压，否则会出错。因而在运放输入端增加了避免电压范围溢出的二极管。输入端的两个电阻一个用来限流，一个用来在输入悬空时把输入端拉到低电平。

    不能用LM339或其他任何开路输出的比拟器替代运放，由于开路输出的高电平状态输出阻抗在1千欧以上，压降较大，后面一级的三极管将无法截止。

    2.栅极驱动局部：

    后面三极管和电阻，稳压管组成的电路进一步放大信号，驱动场效应管的栅极并应用场效应管自身的栅极电容（大约1000pF）停止***，避免H桥上下两臂的场效应管同时导通（“共态导通”）形成电源短路。

    当运放输出端为低电平（约为1V至2V,不能完整到达零）时，下面的三极管截止，场效应管导通。上面的三极管导通，场效应管截止，输出为高电平。当运放输出端为高电平（约为VCC-（1V至2V），不能完整到达VCC）时，下面的三极管导通，场效应管截止。上面的三极管截止，场效应管导通，输出为低电平。

    上面的剖析是静态的，下面讨论开关转换的动态过程：三极管导通电阻远小于2千欧，因而三极管由截止转换到导通时场效应管栅极电容上的电荷能够疾速释放，场效应管疾速截止。但是三极管由导通转换到截止时场效应管栅极经过2千欧电阻充电却需求一定的时间。相应的，场效应管由导通转换到截止的速度要比由截止转换到导通的速度快。假设两个三极管的开关动作是同时发作的，这个电路能够让上下两臂的场效应管先断后通，消弭共态导通现象。

    实践上，运放输出电压变化需求一定的时间，这段时间内运放输出电压处于正负电源电压之间的中间值。这时两个三极管同时导通，场效应管就同时截止了。所以实践的电路比这种理想状况还要平安一些。

    场效应管栅极的12V稳压二极管用于避免场效应管栅极过压击穿。普通的场效应管栅极的耐压是18V或20V，直接加上24V电压将会击穿，因而这个稳压二极管不能用普通的二极管替代，但是能够用2千欧的电阻替代，同样能得到12V的分压。

    3.场效应管输出局部：

    大功率场效应管内部在源极和漏极之间反向并联有二极管，接成H桥运用时，相当于输出端曾经并联了消弭电压尖峰用的四个二极管，因而这里就没有外接二极管。输出端并联一个小电容（out1和out2之间）对降低电机产生的尖峰电压有一定的益处，但是在运用PWM时有产生尖峰电流的反作用，因而容量不宜过大。在运用小功率电机时这个电容能够略去。假如加这个电容的话，一定要用高耐压的，普通的瓷片电容可能会呈现击穿短路的毛病。

    输出端并联的由电阻和发光二极管，电容组成的电路指示电机的转动方向。

    4.性能指标：

    电源电压15~30 V,***大持续输出电流5A/每个电机，短时间（10秒）能够到达10A,PWM频率***高能够用到30KHz（普通用1到10KHz）。电路板包含4个逻辑上***的，输出端两两接成H桥的功率放大单元，能够直接用单片机控制。完成电机的双向转动和调速。

    5.PCB的规划布线：

    大电流线路要尽量的短粗，并且尽量防止经过过孔，一定要经过过孔的话要把过孔做大一些（>1mm）并且在焊盘上做一圈小的过孔，在焊接时用焊锡填满，否则可能会烧断。另外，假如运用了稳压管，场效应管源极对电源和地的导线要尽可能的短粗，否则在大电流时，这段导线上的压降可能会经过正偏的稳压管和导通的三极管将其烧毁。在一开端的设计中，NMOS管的源极于地之间曾经接入一个0.15欧的电阻用来检测电流，这个电阻就成了不时烧毁板子的罪魁祸首。当然假如把稳压管换成电阻就不存在这个问题了。

    电机驱动电路的PCB 需求采用特殊的冷却技术，以处理功耗问题。印刷电路板 （PCB） 基材（例如 FR-4 环氧树脂玻璃）的导热性较差。相反，铜的导热性十分出色。因而，从热管理角度来看，增加 PCB 中的铜面积是一个理想计划。厚铜箔（例如：2 盎司（68 微米厚））的导热性优于较薄的铜箔。但是，运用厚铜箔的本钱较高，并且难以完成精密的几何外形。因而，运用 1 盎司（34 微米）铜箔变得很常见。外层通常运用？ 盎司到1 盎司的铜箔。多层电路板内层运用的固体铜面具有良好的散热性。但是，由于这些铜面通常都置于电路板叠层的***，因而热量集聚集在电路板内部。增加 PCB 外层的铜面积，并经由许多通孔衔接或“缝接”至内层，有助于将热量转移到内层外部。

    由于存在走线和元件，双层 PCB 的散热可能会愈加艰难。因而，尽可能多地提供固体铜面，并完成与电机驱动器 IC 的良好热衔接显得十分必要。在两个外层上都增加覆铜区，并将其与许多通孔衔接在一同，有助于由走线和元件分割的各区域间散热。