IR2104芯片驱动电路实现智能车差速控制方案

     我们做的智能小车，要想出色的完成一场比赛，需要出色的控制策略!就整个智能车这个系统而言，我们的被控对象无外乎舵机和电机两个!通过对舵机的控制能够让我们的小车实时的纠正小车在赛道上的位置，完成转向!当然那些和我一样做平衡组的同学不必考虑舵机的问题!而电机是小车完成比赛的动力保障，同时平衡组的同学也需要通过对两路电机的差速控制，来控制小车的方向!所以选一个好的电机驱动电路非常必要!

　　常用的电机驱动有两种方式：一、采用集成电机驱动芯片;二、采用MOSFET和专用栅极驱动芯片自己搭。集成主要是飞思卡尔自己生产的33886芯片，还有就是L298芯片，其中298是个很好的芯片，其内部可以看成两个H桥，可以同时驱动两路电机，而且它也是我们驱动步进电机的一个良选!由于他们的驱动电流较小(33886最大5A持续工作，298最大2A持续工作)，对于我们智能车来说不足以满足，但是电子设计大赛的时候可能会用到!

　　33886运用电路图

　　下面着重介绍我们智能车可能使用的驱动电路。普遍使用的是英飞凌公司的半桥驱动芯片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!其内部结构基本相同如下：

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

　　EN1和EN2一般使用时我们直接接高电平，使整个电路始终处于工作状态!

　　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，光电平衡组的同学更是需要4路!有点浪费!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)!

　　对于以上的电路，今年的电磁组A车和光电组D车来说，其驱动电流已经能够满足，但是对于今年的摄像头组的B车模来说，可能有点吃力，B车的电机功率很大，虽然正常正转时的电流不是很大，但是当我们加上我们的速度控制策略的时候，很多时候车子是在不停的加减速，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!

　　首先以学校提供给大家实验的驱动板上的电路图来简单介绍基本原理：

　　首先需要我们了解的是TC4427是一个1.5A双通道高速的MOSFET驱动器，顾名思义，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，大家都学过数电模电，即使没有学过他们的导通条件也都应该了解!现假设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态!

　　同理不难得出：当PWM1=0是，PWM2=1时，电机反转;PWM2=0是下桥臂导通，电机处于能耗制动状态!上面电路中的电阻电容R1和C1并联接地，R2和C2并联接地，主要作用是构成阻容滤波，滤除尖脉冲!有时为了进一步的扩大驱动电流，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只是两路同相的驱动器，买过该芯片的同学可能知道，虽说不贵，但是也需要9块钱左右，而且用过该芯片的同学也可能有体会，该芯片不是太好，有时会出现一个方向可以转，另一个方向不可以转的情况，我们是不是可以用其他既廉价又有同样效果的芯片代替呢?其实我们可以想到的是我们常用的74LS00，没错，就是与非门，用它接成两路同相的驱动器，该电路同样好用，我所知道的队伍中有人在用!

　　通过对上面电路的了解，大家应该大致了解了H桥的基本工作原理，有没有更好地驱动电路了呢?答案是肯定的!以下是直流电动机的机械特性表达式：

　　n是电机的转速，NU是电机的两端的电压，eC、TC、Nφ对于我们来说可以看成一个定值，emT是负载转矩，车做好之后该值基本确定不变，剩下一个重要的参数aR电机电枢回路的阻值，电机本身的内阻很小，如果外部引入的电阻过大，此时直流电动机转速降落较大，驱动电路效率较低，电机性能不能充分发挥。为了提高电机的转速我们应该尽量减小电机电枢回路绕组的阻值，我们知道：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，那么是不是可以考虑全部使用N沟道的3205来搭我们的驱动电路呢，答案也是肯定的，只不过需要换一片栅极驱动芯片就行!