一种自升压的双电机驱动装置的制作方法

本实用新型涉及电机驱动技术领域，尤其涉及一种自升压的双电机驱动装置。

背景技术：

现有的电压低于12V的MOS电机驱动电路都要外加升压电路，容易对电源电路产生干扰，造成稳定性差和工作效率低的问题。同时，现有的电机驱动电路由于有升压电路，体积比较大，在空间有限的工况下不便安装。

技术实现要素：

本实用新型提供一种自升压的双电机驱动装置，技术方案如下：

一种自升压的双电机驱动装置，包括电源接口、电源保护电路、滤波电路、PWM信号接线端子、全桥MOSFET驱动器Ⅰ、全桥MOSFET驱动器Ⅱ、电荷泵升压电路Ⅰ、电荷泵升压电路Ⅱ、MOS管H桥Ⅰ、MOS管H桥Ⅱ、电机接口Ⅰ及电机接口Ⅱ。

全桥MOSFET驱动器Ⅰ与全桥MOSFET驱动器Ⅱ均采用A4957芯片， PWM信号接线端子与A4957芯片的第8与第10引脚连接，电荷泵升压电路由电容串接在A4957的第4引脚与第5引脚之间形成。

电源保护电路连接在电源接口与滤波电路之间，滤波电路与全桥 MOSFET驱动器Ⅰ及全桥MOSFET驱动器Ⅱ连接，全桥MOSFET驱动器Ⅰ与MOS管H桥Ⅰ连接，MOS管H桥Ⅰ与电机接口Ⅰ连接；全桥MOSFET 驱动器Ⅱ与MOS管H桥Ⅱ连接，MOS管H桥Ⅱ与电机接口Ⅱ连接。

进一步地，MOS管H桥Ⅰ包括芯片Q1、芯片Q2、芯片Q3与芯片Q4， MOS管H桥Ⅱ包括芯片Q5、芯片Q6、芯片Q7与芯片Q8，所述芯片Q1、芯片Q2、芯片Q3、芯片Q4、芯片Q5、芯片Q6、芯片Q7与芯片Q8均采用AON6504芯片，所述芯片Q1、芯片Q2、芯片Q3及芯片Q4分别通过电阻与所述A4957的第20引脚、第24引脚、第2引脚及第18引脚连接，所述芯片Q5、芯片Q6、芯片Q7及芯片Q8分别通过电阻与所述A4957的第 20引脚、第24引脚、第2引脚及第18引脚连接。

进一步地，电源保护电路由阴极与A4957的第3引脚相连的二极管1N5819组成，滤波电路由连接在二极管1N5819两级之间的两个电容组成。

进一步地，电源接口包括主电源接口与逻辑电源接口，主电源接口通过一个反向的二极管接入A4957的第3引脚，逻辑电源接口与A4957的第12 引脚连接。

本实用新型提供的自升压的双电机驱动装置，简化了电路原理图设计，元器件封装也选择小型表贴式以实现小巧轻便的效果，A4957芯片的封装为 QFN封装，尺寸为4×4×0.75mm；由于选择的芯片功耗低，无需散热片等额外器件，使得电路整体体积大大减小；A4957芯片的导通电阻很低，它内部集成了能提供大量瞬态充放电电流的栅极电容，以减少MOSFET在开关过程中的能量耗散。充放电率通过使用四个电阻串联到栅极和H桥之间来控制。将CP1和CP2两个引脚接470nF的电容，与芯片内部自带的电荷泵控制模块协同工作实现电压升压功能设计，解决了片外升压电路干扰电源、外围电容电感配合工作稳定性差和电源纹波大的效率低的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型自升压双电机驱动装置的系统框图；

图2为本实用新型自升压双电机驱动装置的核心电路图；

图3为本实用新型自升压双电机驱动装置的外围电路图。

附图中各部件的标记为：1-电源接口、2-电源保护电路、3-滤波电路、 4-PWM信号接线端子、5-全桥MOSFET驱动器Ⅰ、6-全桥MOSFET驱动器Ⅱ、7-电荷泵升压电路Ⅰ、8-电荷泵升压电路Ⅱ、9-MOS管H桥Ⅰ、10-MOS 管H桥Ⅱ、11-电机接口Ⅰ、12-电机接口Ⅱ。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供一种自升压的双电机驱动装置，技术方案如下：

如图1所示，一种自升压的双电机驱动装置，包括电源接口1、电源保护电路2、滤波电路3、PWM信号接线端子4、全桥MOSFET驱动器Ⅰ5、全桥MOSFET驱动器Ⅱ6、电荷泵升压电路Ⅰ7、电荷泵升压电路Ⅱ8、MOS 管H桥Ⅰ9、MOS管H桥Ⅱ10、电机接口Ⅰ11及电机接口Ⅱ12。

如图2、图3所示，全桥MOSFET驱动器Ⅰ5与全桥MOSFET驱动器Ⅱ 6均采用A4957芯片，PWM信号接线端子4与A4957芯片的第8与第10引脚连接，电荷泵升压电路由电容串接在A4957的第4引脚与第5引脚之间形成。

电源保护电路2连接在电源接口1与滤波电路3之间，滤波电路3与全桥MOSFET驱动器Ⅰ5及全桥MOSFET驱动器Ⅱ6连接，全桥MOSFET驱动器Ⅰ5与MOS管H桥Ⅰ9连接，MOS管H桥Ⅰ9与电机接口Ⅰ11连接；全桥MOSFET驱动器Ⅱ6与MOS管H桥Ⅱ10连接，MOS管H桥Ⅱ10与电机接口Ⅱ12连接。

本实用新型提供的自升压的双电机驱动装置，简化了电路原理图设计，元器件封装也选择小型表贴式以实现小巧轻便的效果，A4957芯片的封装为 QFN封装，尺寸为4×4×0.75mm；由于选择的芯片功耗低，无需散热片等额外器件，使得电路整体体积大大减小，可以在将两套驱动电路布置在较小的PCB板上同时驱动双电机，更好实现组装智能车、提高车速、降低成本； A4957芯片的导通电阻很低，它内部集成了能提供大量瞬态充放电电流的栅极电容，以减少MOSFET在开关过程中的能量耗散。充放电率通过使用四个电阻串联到栅极和H桥之间来控制。将CP1和CP2两个引脚接470nF的电容，与芯片内部自带的电荷泵控制模块协同工作实现电压升压功能设计，解决了片外升压电路干扰电源、外围电容电感配合工作稳定性差和电源纹波大的效率低的问题。

进一步地，MOS管H桥Ⅰ9包括芯片Q1、芯片Q2、芯片Q3与芯片Q4， MOS管H桥Ⅱ10包括芯片Q5、芯片Q6、芯片Q7与芯片Q8，所述芯片Q1、芯片Q2、芯片Q3、芯片Q4、芯片Q5、芯片Q6、芯片Q7与芯片Q8均采用AON6504芯片，所述芯片Q1、芯片Q2、芯片Q3及芯片Q4分别通过电阻与所述A4957的第20引脚、第24引脚、第2引脚及第18引脚连接，所述芯片Q5、芯片Q6、芯片Q7及芯片Q8分别通过电阻与所述A4957的第 20引脚、第24引脚、第2引脚及第18引脚连接。

“MOS管H桥电路”由4个应用了行业前沿技术AlphaMOS技术生产的N沟道MOS管AON6504组成，该MOS管的温度系数(RDS)非常低，为4.5倍的转折电压(VGS)，不容易形成局部的大电流的单元，不会在工作时使其自身的温度增加，也不会使其邻近的电路单元的温度增加，从而减少了能量损耗，提高了工作效率。此外，该MOS管漏电流可达85A，电机的功率不会受到MOS管太多限制，可以驱动更大功率的电机。

GLA、GLB、GHA和GHB四个引脚分别是芯片内部的低位和高位两个N沟道栅极驱动输出，需要接到四个电阻上，用来控制MOS管的充放电率。

进一步地，电源保护电路2由阴极与A4957的第3引脚相连的二极管 1N5819组成，滤波电路3由连接在二极管1N5819两级之间的两个电容组成。

利用二极管的“单向导电性”和电容的“通交流隔直流”特性，实现电源电路的保护和滤波功能设计。

进一步地，如图2、图3所示，电源接口1包括主电源接口与逻辑电源接口，主电源接口通过一个反向的二极管接入A4957的第3引脚，逻辑电源接口与A4957的第12引脚连接。

A4957芯片工作需要连接两个电源，一个逻辑电源，另一个电源接模拟部分和驱动输出部分，逻辑电源接VDD引脚，电压为3.3V或5V；主电源通过一个反向的二极管电压保护电路接入VBB引脚，两个电源接入之前都经过去耦瓷片电容接地进行滤波处理。A4957在给VBB供应7～50V电压范围内可正常工作。A4957芯片的导通电阻很低，它内部集成了能提供大量瞬态充放电电流的栅极电容，以减少MOSFET在开关过程中的能量耗散。充放电率通过使用四个电阻串联到栅极和H桥之间来控制。将CP1和CP2两个引脚接470nF的电容，与芯片内部自带的电荷泵控制模块协同工作实现电压升压功能设计，解决了片外升压电路干扰电源、外围电容电感配合工作稳定性差和电源纹波大的效率低的问题。在VREG引脚接的电压的典型值是13V，此引脚上必须接一个足够大的存储电容，本设计选择了10uF电容为芯片提供瞬态充电电流。SA和SB引脚直接接电机两端。CA和CB引脚所接电容为芯片提供栅极电压。GLA、GLB、GHA和GHB四个引脚分别是芯片内部的低位和高位两个N沟道栅极驱动输出，需要接到四个电阻上，用来控制MOS 管的充放电率。由于A4957的复位RESET引脚开始工作时没有任何外部逻辑输入，为此，需要通过一个外部电阻拉起RESET引脚到VBB，电阻值应为20～33kΩ之间，本设计使用电阻值为22kΩ。另外，芯片的故障指示FAULT 引脚是开漏输出的故障标志位，它必须通过外部电阻与VDD上拉，通常 10～47kΩ，本设计使用电阻阻值为10kΩ。经过PCB布局和布线，电机驱动的电路板尺寸仅为58mm×26mm。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。