BTS7960电机驱动电路设计相关期刊论文

BTS7960电机驱动电路设计相关期刊论文

机电一体化技 术

离合器作动电机驱动电路设计

张 林,赵治国

(同济大学汽车学院,上海201804)

DesignofDriverCircuitforClutchActuationMotor

ZHANGLin,ZHAOZhi guo

(CollegeofAutomotiveEngineering,TongjiUniversity,Shanghai201804,China)

摘要:根据干式DCT作动电机需求定义,进行了电机选型及其性能测试,考虑其低压大电流的驱动特点,提出了基于英飞凌BTS7960芯片的驱动方案,着重开展了基于BTS7960的小尺寸大电流驱动单元的研制及功能测试.测试结果表明:该驱动电路在不同负载工况下具有可靠、稳定的PWM输出功能,同时也实现了对电机的基本保护功能.

关键词:BTS7960;H桥;直流电机驱动;PWM控制

中图分类号:TN433

文献标识码:A

文章编号:1001 2257(2010)08 0017 04Abstract:AccordingtotherequirementsofdryDCTactuationmotor,forthemotorselectionandperformancetesting,consideringthedrivecharac teristicsofthelow voltageandhigh current,adrivecircuitbasedonInfineonBTS7960waspro posed,focusingonthedevelopmentsandfunctionaltestsforthesmallsizeandhighcurrentdriveunitbasedonBTS7960.TestresultsshowthatthedrivecircuithasastablePWMoutputfunctionun derdifferentloadscondition,butalsorealizethefunctionofbasicprotectionforthemotor.

Keywords:BTS7960;H bridge;DCmotordrive;PWMcontrol

FET一般比N沟道MOSFET性能差,因此在电机驱动电路设计中一般采用N沟道MOSFET组成H桥电路.但当N沟道MOSFET用作高压侧开关被驱动饱和导通时,则对栅极驱动有一定的要求,要求栅极电压应高于漏极电压10~15V,而栅极电位是随源极电位浮动而浮动的,即所谓的功率管高端驱动问题,目前主要解决方法有浮动栅极驱动电源法、脉冲变压器法、充电泵法、自举法和载波驱动法[1].浮动栅极电源法也叫隔离电源法,对控制开关周期没有要求,但对每个高压侧MOSFET需要一个隔离电源,电路成本较高,同时需要将以地为参考点的信号进行电平转换;脉冲变压器法结构简单成本适中,但开关低频时变压器尺寸增大而高频时由于其寄生参数不能忽视导致波形变得不理想;充电泵法同样需要电平转换,同时MOSFET开启时间较长,可能需要两级泵激励;自举法电路简单且价格便宜,但占空比和开启时间受自举电容刷新时间限制,即开关频率受到一定限制;载波驱动法对开关周期及占空比没有要求,能对栅极连续驱动但该方法在开关频率上受到限制,必须通过较复杂电路才能解决.

参考文献[2]基于栅极驱动器IR2110采用自举法实现了电机调速和正反转,但自举电路存在高频时充不满低频时自举电容过早放电完毕而导致高端驱动电路无法工作的问题.参考文献[3]采用双电源法实现了H桥的上桥臂门极的提升电压,并通过PWM调速实现正反调速控制,但采用双电源在小型汽车上不太适用也增加了成本,同时缺乏实验测试数据证明其最终电路的实际特性.为了适应小型直流电机的需求,各半导体厂商推出了直流电机专用集成电路,但大多数集成H桥芯片带负载能力比较有限.例如飞思卡尔公司的H桥芯片MC33899,通过内部的充电泵实现高端MOSFET的驱动,但最大驱动电流只有3A.

0 引言

目前在常规轿车上,12V低压直流电机得到广泛应用,而直流电机驱动一般采用H桥驱动,通过PWM实现调速.由于工艺的原因,P沟道MOS

收稿日期:2010 05 13

基金项目:上海市科委2008年度节能减排专项(08DZ1150400)

BTS7960电机驱动电路设计相关期刊论文

1 离合器作动机构需求分析及电机选

型

为解决双离合自动变速器(DCT)的离合器电机驱动问题,首先应对作动系统的需求进行定义,并选择合适的电机型号.实验样车离合器操纵机构由电机带滚珠丝杆作为动力源,再通过液压操纵机构实现离合器的分离与结合.因此离合器控制的好坏取决于电机的控制,而电机的控制又需要一套稳定可靠的驱动器作保证.

离合器的结合过程可以分为4个阶段[4].第1阶段为消除空行程阶段;第2阶段为主、从动片之间产生滑磨但车辆保持静止;第3阶段为达到半结合点后车辆开始运动;第4阶段为主、从动片已经同步.通过分析可知第1,2,4阶段应快速结合,第3阶段应缓慢结合.因此要对离合器电机进行转速和位置的跟踪控制,电机需要进行调速和正反转.

通过计算DCT样车单个离合器传递扭矩的大小,选择某型直流永磁电机为离合器作动电机.其额定功率140W,额定电压12V,输出转矩不小于1.3N m,输出最大电流35A,该电机体积小,功率比密度大,特别适用在安装空间有限的变速箱中.电机空载电流曲线和电机堵转电流曲线如图1所示.实验由电流探头和示波器测试完成,从示波器输出的.SCV文件可读出电机堵转电流和启动峰值电流27.2A,空载最大电流3.6A,并绘制曲线如图1所示,电流探头调在100mV/A档,故纵坐标电压值表示电流大小

.

2 离合器作动电机驱动电路设计

2.1 方案设计

驱动电路如图2所示.BTS7960B是一款集成

度很高的大电流半桥驱动芯片,该芯片内部集成了一个P沟道的高端MOSFET和一个N沟道的低端MOSFET,由于高端采用P沟道MOSFET,因此避免了充电泵的电磁干扰,提高了EMC能力.采用该设计方案的理由如下:

a.驱动电流可直接由输入逻辑电平控制,简化了电路设计,并提高了电路可靠性.

b.持续的漏极电流高达40A,能允许PWM的频率从0Hz到25kHz之间任意变化,满足目标电机的各种驱动需求.

c.通过 …… 此处隐藏：5718字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……