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在機器人及精密控制等領域里，步進馬達、伺服馬達越來越被廣泛應用。不過，在大功率動力動力，直流馬達，包括傳統的有刷馬達(Brushed DC motor)和日益廣泛應用無刷馬達(Brushless DC motor)，還占據主要的市場份額。本文根據個人的經歷，介紹兩種大功率直流馬達的驅動方案，由于其驅動電流非常大，很適合應用在ABU ROBOCON等類型的比賽機器人。 首先介紹的是來自IR公司的IR2104半橋(half-bridge)驅動芯片（除了IR2104外，IR公司還提供大量的選擇——只可惜，好像很少全橋驅動芯片），這個系列的芯片價格比較低，外圍部件不多。不過由于它僅僅提供半橋的驅動，如果需要全橋(full-bridge)，那就需要兩個了，這個在后面將給出一個來自別人的例子。 下圖就是我做的一個電路： 
這個電路基本就是采用Datasheet里提供的電路，不過為了擴大驅動電流，所有的MOSFET都是用2個并聯。這里選用IRFIZ34，常用 IR公司的產品也許直到這個型號（型號中帶字母“I”，大概是來自‘’isolated”）是TO220--Fullpack包裝，也就是散熱片是隔離的，這樣就可以將所有的MOSFET安裝在同一個散熱片上，非常方便。不過這種包裝的產品最大電流不會很大，并且價格比普通的TO220包裝的要貴。 這個電流最需要注意的是Bootstrap二極管（圖中D2/D3）和Bootstrap（圖中C22/C32）電容的選取。Bootstrap二極管需要選取快速開關的型號，例如1N4148，還要考慮電流。至于Bootstrap的選取，就更麻煩了，你可以仔細閱讀IR的應用說明，例如這個“Bootstrap Component Selection For Control IC’s (pdf)”。應該選取漏電電流非常小的電容。我們剛開始做的時候，由于沒有太多相關的知識，用了電解電容，結果MOSFET不到一分鐘就可以熱雞蛋，幸好沒有糊掉。 另外一個需要注意的地方是并聯MOSFET。為了獲取更大的電流，在這個設計所有的MOSFET兩兩并聯，每個MOSFET一定要單獨通過電阻與 IR2104相連，否則將容易造成震蕩，造成MOSFET的燒毀。如下就是錯誤的設計，我已經因為這個設計燒掉一筐MOSFET了。
關于電路的布線，需要注意的是Bootstrap電容一定要盡量靠近IR2104。 下面這個設計來自別人，用兩個IR2104各自驅動一個半橋，最后組成全橋：
下面是文章的另一個部分，介紹來自ST公司的TD340。 TD340是ST比較新的產品，外圍電路極為簡單，功能也很完整，包括： 1. 內置Bootstrap二極管。 2. 內置5V整流，可以供MCU使用。 3. 可以自己產生PWM（25KHz）。 4. 帶模擬溫度輸出（需要ADC來轉成數字信號）。 由于功能比較完善，價格當然是不便宜了。我用的電路就是Datasheet提供的電路，如下圖：
不一樣的是MOSFET，我用了電流更大的STP100NF04，號稱可以通過120A電流，而且它的R(DS)非常小，只有4.6mOhm，所以就算電流很大，在MOSFET上損耗的功率都不會太大，發熱量也就是不會太大，在一些電流要求不是很大的情況下，甚至可以不同散熱片。另外，TD340和 STP100NF04都是專為汽車電子設計，可靠性非常不錯，在惡劣的氣溫下工作也完全沒有問題。 這個電路非常簡單，由于內置Bootstrap二極管，所以唯一需要考慮的就是Bootstrap電容，Datasheet上推薦使用10倍的 MOSFET gate capacitance，例如我用的STP100NF04，gate capacitance=5.1nF，所以我在電路中用47nF的電容。 由于強大的驅動能力，除了用來做機器人，我們現在還在考慮將這個電路用在電動自行車、汽車電子等應用領域上。 來源：RobotDIY |
