BTN7970大电流电机驱动电路：电源、稳压、隔离与H桥原理

电器维修

7.2 V电池供电的大电流有刷直流电机，需要完成电源滤波、5 V稳压、PWM逻辑缓冲和H桥功率变换。以下按这四个环节分析其工作原理。
一、 电源输入：7.2 V输入及滤波电路如图示
7.2 V电源进入电路后，并联大容量电解电容C3(470uF)、C4(10uF)与0.1 μF陶瓷电容C5。大电容在PWM开关瞬间为功率级提供低感抗瞬态电流，抑制电源引线电感引起的电压跌落；陶瓷电容就近旁路高频开关噪声，降低母线尖峰。滤波后的7.2 V分两路：一路作为两片BTN7970的功率电源V_S，另一路送入AMS1117-5.0输入端。R3及LED3构成电源指示。
二、 稳压电路：7.2 V经AMS1117-5.0至5 V输出
AMS1117-5.0为三端低压差线性稳压器，内部调整管改变导通程度，将输入与输出之间的多余电压以热量耗散，维持5 V输出。如图示
7.2 V输入、5 V输出时压差约2.2 V，高于1 A负载下约1.1～1.3 V的典型压差，稳压裕量成立。
输入端接47 μF电容C9滤除母线纹波，输出端接10 μF电容C8及各0.1 μF陶瓷电容C7、C6并联，前者维持负载跃变时的环路稳定，后者旁路高频噪声。5 V输出供逻辑电路使用。
三、 PWM控制及74LVC245隔离电路如图示

MCU的PWM信号和使能信号经74LVC245缓冲后送入BTN7970的IN、INH引脚。74LVC245为八路三态总线收发器，输入端口可耐受5 V电平，适合3.3 V逻辑与功率驱动级之间的接口。DIR端设定数据流向，\overline{OE}为低时器件导通，为高时输出高阻态，从而在故障或待机时切断MCU与驱动级之间的电气连接。PWM信号经缓冲整形后驱动半桥输入，避免长走线和负载效应造成边沿退化。
四、两片BTN7970构成的H桥驱动电路
BTN7970内部集成高边P沟道MOSFET、低边N沟道MOSFET及驱动保护电路，构成一个半桥。高边采用P沟道器件，无需外部电荷泵，栅极驱动电压落在电源轨范围内。两片BTN7970的OUT端分别接电机两端，组成全H桥。如图示


一片半桥高边导通、另一片半桥低边导通时，电流沿对角线流过电机，电机正转；交换导通状态，电流反向，电机反转。可以通过电机工作状态指示灯观察到。
PWM调速时，一片半桥作为方向臂保持常通，另一片作为开关臂由IN引脚施加PWM：IN为高时高边导通，电机获得电压差；IN为低时高边关断，电感电流经低边MOSFET主动续流，避开高损耗体二极管路径。
芯片内部死区逻辑在输入翻转时先关断当前MOSFET，延时后再开通对侧MOSFET，防止半桥直通。过流时采用开关模式限流，限制电流幅值并降低过流功耗；
IS引脚输出与高边电流成比例的小信号，经外接电阻RB5、RB8转换为电压供MCU采集；
SR引脚外接电阻RB6及RB7设定开关压摆率(MOS开关速度)，在开关损耗与电磁干扰之间折中。大电流布局中，V_S引脚就近放置陶瓷去耦电容，功率走线按持续电流确定铜箔宽度并缩短路径，以减小引线电感和地弹。