在機電控制系統(tǒng)中，大部分的控制信號是由微控制器輸出的，如單片機、CPLD、DSP等。這些微控制器既要保證工作的穩(wěn)定性，又要保證低功耗，所以這些控制芯片的工作電壓都比較低，常見的是5V、3.3V、1.8V等，這些電壓僅僅能夠表示控制信號，不具有驅(qū)動較大功率負載的能力。由于本電路的目的是為了驅(qū)動智能車上的540電機，該電機具有大扭矩、大電流的特點，所以必須在控制信號和540電機之間增加驅(qū)動電路用來提高驅(qū)動能力，使單片機能夠?qū)﹄姍C進行控制。本文選擇了BTS7960大電流低電壓電機驅(qū)動芯片進行電路設計，設計的驅(qū)動電路總體框圖如圖2所示。

BTS7960是應用于電機驅(qū)動的大電流集成芯片。它由一個P溝道的高邊MOSFET和一個N溝道的低邊MOSFET結(jié)合一個集成的驅(qū)動IC形成了能經(jīng)受大電流通過的H橋的半邊。由于有了P溝道高邊開關省去了電荷泵，因此減小了電磁干擾(EMI)。在BTS7960內(nèi)部集成的驅(qū)動IC使得和微控制器的接口變得非常容易，并且具有邏輯電平輸入、電流檢測診斷、斜率校正、死區(qū)時間產(chǎn)生和過溫、過壓、欠壓、過流及短路保護的功能。兩塊BTS7960能夠進行連接構(gòu)成H全橋。BTS7960通態(tài)電阻的典型值為16mΩ，驅(qū)動電流可達43A。

在智能車的比賽中，賽道是變化多樣的，有直道、不同曲率的彎道和連續(xù)的S彎，所以電機工作在一個轉(zhuǎn)速連續(xù)變化的狀態(tài)。電機的加速減速可以通過單向的調(diào)節(jié)PWM波的占空比來實現(xiàn)。但是在比較復雜的情況下，電機需要進行電壓反向的反接制動才能實現(xiàn)減速。比如從直到的高速行駛狀態(tài)突然進入曲率很大的彎道，這時候僅僅靠停止單向的PWM波輸出是不夠的，還要進行反向PWM波的輸出，所以電路的設計需要兩塊BTS7960構(gòu)成H全橋來實現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)。設計的電路圖如圖所示。