BTS7960大功率直流电机驱动原理图

BTS7960智能功率芯片中文资料The BTS7960 is part of the NovalithIC family containing three separate chips in one package: One p-channel highside MOSFET and one n-channel lowside MOSFET together with a driver IC, forming a fully integrated high current half-bridge. All three chips are mounted on one common leadframe, using the chip on chip and chip by chip technology. The power switches utilize vertical MOS technologies to ensure optimum on state resistance. Due to the p-channel highside switch the need for a charge pump is eliminated thus minimizing EMI. Interfacing to a microcontroller is made easy by the integrated driver IC which features logic level inputs, diagnosis with current sense, slew rate adjustment, dead time generation and protection against overtemperature, overvoltage, undervoltage, overcurrent and short circuit. The BTS7960 can be combined with other BTS7960 to form H-bridge and 3-phase drive configurations.BTS7960是NovalithIC家族三个独立的芯片的一部分:一是p型通道的高电位场效应晶体管，二是一个n型通道的低电位场效应晶体管，结合一个驱动晶片,形成一个完全整合的高电流半桥。

图文讲解无刷直流电机的工作原理导读：无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成,是一种典型的机电一体化产品。

电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法,同三相异步电动机十分相似。

它的应用非常广泛，在很多机电一体化设备上都有它的身影。

什么是无刷电机？无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。

由于无刷直流电动机是以自控式运行的，所以不会像变频调速下重载启动的同步电机那样在转子上另加启动绕组，也不会在负载突变时产生振荡和失步。

中小容量的无刷直流电动机的永磁体，现在多采用高磁能级的稀土钕铁硼（Nd-Fe-B）材料。

因此，稀土永磁无刷电动机的体积比同容量三相异步电动机缩小了一个机座号。

无刷直流电动机是采用半导体开关器件来实现电子换向的，即用电子开关器件代替传统的接触式换向器和电刷。

它具有可靠性高、无换向火花、机械噪声低等优点，广泛应用于高档录音座、录像机、电子仪器及自动化办公设备中。

无刷直流电动机由永磁体转子、多极绕组定子、位置传感器等组成。

位置传感按转子位置的变化，沿着一定次序对定子绕组的电流进行换流（即检测转子磁极相对定子绕组的位置，并在确定的位置处产生位置传感信号，经信号转换电路处理后去控制功率开关电路，按一定的逻辑关系进行绕组电流切换）。

定子绕组的工作电压由位置传感器输出控制的电子开关电路提供。

位置传感器有磁敏式、光电式和电磁式三种类型。

采用磁敏式位置传感器的无刷直流电动机，其磁敏传感器件（例如霍尔元件、磁敏二极管、磁敏诂极管、磁敏电阻器或专用集成电路等）装在定子组件上，用来检测永磁体、转子旋转时产生的磁场变化。

采用光电式位置传感器的无刷直流电动机，在定子组件上按一定位置配置了光电传感器件，转子上装有遮光板，光源为发光二极管或小灯泡。

转子旋转时，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件将会按一定频率间歇间生脉冲信号。

采用电磁式位置传感器的无刷直流电动机，是在定子组件上安装有电磁传感器部件（例如耦合变压器、接近开关、LC谐振电路等），当永磁体转子位置发生变化时，电磁效应将使电磁传感器产生高频调制信号（其幅值随转子位置而变化）。

产品设计与开发roduct Design and Development一种新型智能车电机驱动电路的设计与实现 New Design and Realization of the M otor Driver Circuit for the Intelligent Car陈军 , 杨数强 , 王军强 (洛阳师范学院 , 河南洛阳 471022Chen J un,Yang Shu-qiang,Wang J un-qiang (LuoyangNormal University,HenanLuoyang 471022摘要:设计了基于 BTS7960芯片的电机驱动电路, 详细分析了芯片的特点和电路功能。

在驱动电路的输出端加入了短路自动断电保护电路, 分析了电路的工作原理。

对驱动电路进行了 10KHz 、 30%占空比的 PWM 驱动实验, 在占空比从15%变化到 40%的 PWM 信号驱动下, 测量了芯片的温度变化, 结果证明该电路能够实现设计功能并具有较好的温度稳定性。

关键词:智能车; BTS7960; 驱动电路中图分类号:TP213.13文献标识码:A 文章编号:1003-0107(201109-0032-03Abstract:Designed a motor driver circuit based on BTS7960,explained the characteristics of the chip and the theories of circuit partic-ularly.Added a automatic protective circuit which could cut off when the circuit was short out.The circuit was tested by the PWM wave, frequence was 10KHz,duty cycle was 30%.Whilethe circuit was working under the PWM signal of duty cycle from 15%to 40%,thechip temperatures were measured.The results proved that the circuit realized the design function and had better temperature stability.Key w ords:intelligent car;BTS7960;driving circuitCLC num ber:TP213.13Docum ent code:A Article ID:1003-0107(201109-0032-03 1前言智能车是光机电控一体化技术等最新科技成果与汽车技术相结合的产物,目前已经成为智能机器人研究领域的一个重要基础环节。

(1)驱动电路：以下是BTS 7960全桥的接线电路，同样适用于BTS(BTN)7960 7970等。

BTN比BTS性能更强。

A车用两片做驱动就够了，不需要像下图那样用四片，四片B车模才需要。

BTS7960芯片引脚简绍1脚（GND）；2脚（IN）PWM输入-0.3~5.3V；3脚（INH）使能1有效0进入睡眠模式；4脚（OUT）半桥驱动功率输出；5脚（SR）Slew Rate转换速率，通过在SR和GND之间接入一个电阻可以调整转换速率，电阻越大，上升下降越慢；6脚（IS）输出脚电流传感器和故障诊断输出；7脚（VS）VCC供电-0.3~45V。

这是工作原理，可以不看。

BTS7960的芯片内部为一个半桥。

INH引脚为高电平，使能BTS7960。

IN引脚用于确定哪个MOSFET导通。

IN=1且INH=1时，高边MOSFET导通，OUT引脚输出高电平；IN=0且INH=1时，低边MOSFET导通，OUT引脚输出低电平。

SR引脚外接电阻的大小，可以调节MOS管导通和关断的时间，具有防电磁干扰的功能。

IS引脚是电流检测输出引脚。

BTS7960的引脚IS具有电流检测功能。

正常模式下，从IS引脚流出的电流与流经高边MOS管的电流成正比，若RIS=1kΩ,则V=I load/8.5；在故障条件下，从IS引脚流出的电流等于I IS(lim) (约IS4.5mA),最后的效果是IS为高电平。

如图4所示，图（a）为正常模式下IS引脚电流输出，图（b）为故障条件下IS引脚上的电流输出。

BTS7960短路故障实验的实验条件如下：+12.45V电池电压，+5V 电源供电，2.0m短路导线（R=0.2Ω），横截面积为0.75 mm，连接1kΩ电阻和一个发光二极管。

V S与电池正极间导线长1.5m （R=0.15Ω）。

如图5所示，其中V IS是IS引脚对地的电压、V L 是OUT引脚对地电压，I L为发生对地短路故障时，流过BTS7960的短路电流。

BTS7960接口连线图图中的引脚7960INH1、与7960INH2接在一起7960IN1、7960IN2分别连接到XS1 28的I/0口。

BTS7960是应用于电机驱动的大电流半桥高集成芯片，它带有一个P沟道的高边MOSFET、一个N沟道的低边MOSFET和一个驱动IC。

P沟道高边开关省去了电荷泵的需求, 因而减小了EMI。

集成的驱动IC具有逻辑电平输入、电流诊断、斜率调节、死区时间产生和过温、过压、欠压、过流及短路保护的功能。

BTS7960通态电阻典型值为16mΩ，驱动电流可达43A。

因此即使在北方寒冷的冬天，仍能保证车窗的安全启动。

由于7960是单桥驱动芯片，要想让点击能够正反转，就必须使用两片7960构成全桥，上图就是两片构成的全桥驱动，IN1、IN2分别为方向控制端口，INH1、INH2为使能端，接在一起接上单片机PMW输出口，例如：IN1接高电平，IN2接低电平电机正传，反之则电机反转。

PWM脉冲也可由IN1、IN2输入，此时INH1、INH2就是方向控制端口。

接在5引脚的电容的作用是使7960的通断速度更快，接在各引脚的电阻主要作用是限流电阻，也可不加，但加上对跟安全，在电源端口的电容耐压必须注意，由于电机存在反向电动势，电容的耐压应是电源电压的两倍，更高则不需要，不仅增加成本还会占用更大体积，否则会导致电容发生击穿甚至爆炸，本人亲身经历，造成后果相当严重，望各位注意。

与7960差不多的驱动芯片7970，相比较7970驱动电流更大，其他参数大致相同。

在做飞思卡尔比赛中使用此芯片较多，在汽车车窗驱动也用的较多。

在做板布线时引脚4与引脚8都是输出端口，引脚8是芯片背面金属部分，输出电流很大如果只用引脚4的输出将会使布线烧毁，因此应将引脚4与引脚8接在一起并使用引脚8输出接至电机。

BTS7960中文资料[1]1BTS7960智能功率芯片中文资料The BTS7960 is part of the NovalithIC family containing threeseparate chips in one package: One p-channel highside MOSFET and one n-channel lowside MOSFET together with a driver IC, forming a fully integrated high current half-bridge. All three chips are mounted on one common leadframe, using the chip on chip and chip by chip technology. The power switches utilize vertical MOS technologies to ensure optimumon state resistance. Due to the p-channel highside switch the need for a charge pump is eliminated thus minimizing EMI. Interfacing to a microcontroller is made easy by the integrated driver IC which features logic level inputs, diagnosis with current sense, slew rate adjustment, dead time generation and protection against overtemperature, overvoltage, undervoltage, overcurrent and short circuit. The BTS7960 can be combined with other BTS7960 to form H-bridge and 3-phase drive configurations.BTS7960是NovalithIC家族三个独立的芯片的一部分:一是p型通道的高电位场效应晶体管，二是一个n型通道的低电位场效应晶体管，结合一个驱动晶片,形成一个完全整合的高电流半桥。

直流电机工作原理的动画演示
直流电机是指能将直流电能转换成机械能或将机械能转换成直流电能的旋转电机。

它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。

当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能;作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。

基本结构
由直流电动机和发电机工作原理示意图可以看到，直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成。

直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。

运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。

工作原理
直流电机里边固定有环状永磁体，电流通过转子上的线圈产生安培力，当转子上的线圈与磁场平行时，再继续转受到的磁场方向将改变，因此此时转子末端的电刷跟转换片交替接触，从而线圈上的电流方向也改变，产生的洛伦兹力方向不变，所以电机能保持一个方向转动。

直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。

直流发电机原理图直流发电机是一种将机械能转化为电能的设备，它的工作原理是利用磁场和导体的相互作用产生电动势。

直流发电机主要由定子、转子、电刷和电枢等部件组成。

在发电机中，定子是不动的部分，它产生磁场；而转子则是旋转的部分，它带着电刷和电枢一起旋转。

当转子旋转时，电刷与电刷环接触，电枢与磁场相互作用，产生感应电动势，从而实现能量转换。

直流发电机的原理图可以帮助我们更直观地了解其工作原理。

在原理图中，我们可以清晰地看到定子和转子的结构，以及它们之间的相互作用。

通过原理图，我们可以了解到磁场是如何产生的，电刷和电枢是如何连接的，以及电动势是如何产生的。

这些信息对于理解直流发电机的工作原理非常重要。

在直流发电机中，定子产生的磁场是通过电流在定子线圈中产生的。

当电流通过定子线圈时，会产生磁场，这个磁场会对转子上的电枢产生作用。

电枢上的导体在磁场的作用下会受到力的作用，从而产生电动势。

这就是直流发电机利用磁场和导体相互作用产生电动势的原理。

在直流发电机的原理图中，我们还可以看到电刷的位置。

电刷是连接电枢和外部电路的部件，它的作用是使电枢上的感应电动势能够输出到外部电路中。

电刷的位置和数量会影响到电枢的输出电压和电流。

因此，通过原理图我们可以清晰地了解到电刷在直流发电机中的作用。

除了定子、转子、电刷和电枢，直流发电机的原理图中还包括了一些其他重要的部件，比如换向器。

换向器的作用是使电枢中产生的交流电转化为直流电，从而输出到外部电路中。

换向器的设计和位置对于直流发电机的工作效率和稳定性有着重要的影响。

通过直流发电机的原理图，我们可以更直观地了解到其工作原理和结构。

这有助于我们更深入地理解直流发电机的工作原理，为我们的学习和应用提供了重要的参考。

同时，原理图也为直流发电机的设计和优化提供了重要的参考依据。

总的来说，直流发电机的原理图是我们理解其工作原理和结构的重要工具，通过对原理图的分析和理解，我们可以更深入地了解到直流发电机的工作原理，为我们的学习和应用提供了重要的参考。