BTN7970在直流电机驱动系统中的应用

摘要：Infineon公司的大功率H半桥集成芯片BTN7970内部集成了驱动电路，故可以直接和MCU接口，同时具有电流检测，以及过温、过压、欠压、过流和短路保护等诊断功能。本文介绍了BTN7970在直流电机控制驱动系统中的典型应用，给出了电机控制驱动电路以及软件设计。
关键词：BTN7970；H桥；PWM控制；直流电机驱动

引言
微电机在嵌入式系统领域的应用日益广泛，采用驱动电路和MOSFET管的传统设计方法不仅电路设计复杂，而且不容易控制。针对此问题，各半导体厂商推出了直流电机控制专用集成电路，无需驱动便可以与MCU接口，且无需另外添加电机电流检测电路，外围器件少，电机控制简单。
目前该类芯片已经广泛应用于微电机的嵌入式应用领域，但它也存在一些缺点；输出功率有限，不适合大功率直流电机驱动的需求；采用PWM信号驱动且PWM信号的频率和占空比有一定限制；没有光电隔离电路，当驱动电路发生击穿等故障时会损坏与之相连的MCU等器件。
以Infineon公司推出的BTN7970芯片为例，它所供电压为8～45 V，最大电流为50 A，驱动信号PWM频率为1～25 kHz。由于功率和驱动信号占空比的限制，使得它有很大的局限性。在电机控制驱动电路和控制程序设计方面要综合考虑并采取适当措施。本文将详细介绍BTN7970在大功率微电机控制驱动系统中的典型应用。

1 BTN7970简介
BTN7970是由Infineon(英飞凌)公司推出的智能功率驱动芯片，内含电流检测电路、控制驱动电路，以及1个P型和1个N型MOSFET管，可以灵活应用于2相或3相、直流有刷或无刷电机的控制驱动电路中，不仅可以简化电路设计，而且使得控制更加简单。在过温、过压、欠压、过流和短路的情况下，芯片自动关断输入；当电流超过标定的最大电流时，通过MCU端的I／0使能引脚关断驱动芯片。为了防止系统在工作过程中因为芯片保护而停止工作，在系统设计时要考虑散热、稳压、过流保护等情况并采取措施。
BTN7970提供PG-T0263-7-1、PG-T0220-7-11和PG-T0220-7-12三种封装。其引脚功能定义如表1所列。

当INH引脚输入高电平时，OUT端输出电压由IN端输入的PWM占空比决定。当占空比大于某个值时，输入芯片内部经过非门驱动电路后，输出低电平使得上背P型MOSFET管导通，此时通过调节输入占空比后调节0UT端的输出电压。当输入占空比为O时，输入低电平经过非门驱动电路后，输出高电平使得下背N型MOSFET管导通，IS端检测的电流为经过上背MOSFET管的电流(即电机当前电流)。在实际应用中通常将2片或3片BTN7970组合起来构成电机控制驱动电路。

2 电机控制驱动电路设计
主控制器选用Freescale公司基于PowerPC构架的32位处理器MPC5604P。通过I／0口、PWM输出引脚、A／D采集引脚直接和BTN7970接口。下面介绍2相直流电机控制驱动电路的设计方法。