# [原創]恩智浦智能車電機驅動板之BTN系列驅動設計詳細講解（新手帖、附原理圖和PCB）

?首先自我介紹一下，本人是參加的第十三屆智能車比賽的大三學生，負責軟件部分。在準備比賽的過程中，發現比賽的時候一些隊伍用的電機驅動板有一些是網上買的，一些是祖傳的，而并不是自己設計的。其實，這可以理解，因為設計一個好的電機驅動板的確不是一個簡單的事情，他需要具備驅動能力強，有過流保護，信號穩定性好，體積還小等等。然而這些如果自己設計的話，的確要花掉很大的成本，可能要打幾次板才能夠成功。而買來的驅動板，大家硬件都一樣，可謂買來焊好就能參加比賽。所以算是一種捷徑，但是選擇捷徑，就相當于放棄了一次自己設計電機驅動的機會。

?所以我還是認為，再好的成品電機驅動也不如自己設計的好。舉一個例子，相信大家都看過《這就是鐵甲》《鐵甲雄心》等格斗機器人節目或者了解過“ 華北五省機器人擂臺賽 ”吧。我本人也是一個格斗機器人愛好者，也設計過一些蟻量級的格斗機器人。如果大家看過就會發現，在機器人格斗的比賽中，對于電機驅動的要求極為之高，有很多機器人被KO的原因都是因為電調燒了，因為在碰撞的過程中，產生的反電動勢瞬間爆發出來的電流，可以高達上百安培，比賽中電機還會出現長時間的堵轉現象，這對電機驅動和電機都是一個極大的考驗。老外研究這個搞了十幾年，而中國只花了兩年多的時間就已經達到世界領先的水平。我想這點上離不開我們中國戰隊比賽所使用的電機驅動有了很大的進步。以我之前在淘寶經常買的一家為例，他們家就是以開源的電調為基礎，并進行大量的改進和優化。他們現在的電調不僅電壓輸入范圍寬，而且擁有非常穩定的限流能力，電機啟動速度快，性能已經比一些L298和MC33886等電機驅動芯片要好。想具體了解的同學在淘寶上搜索“阿里風斯”店鋪就能查到了，是一家專門做電機驅動的店鋪。他們家也有為智能車專門設計的驅動板，就是下圖這個， ?性能我個人感覺比我之前買的要好很多，據說板子還自帶電流檢測PID閉環控制，價格比那些智能車專賣店還要便宜一些。最后，附上鏈接(https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.5-c.w4002-5418356461.26.1e3a7647AlFB9A&id=9045852525)（PS：最好用電腦打開淘寶，手機版的隱藏了很多具體的參數和介紹。）

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以開源為基礎，進行大量的改進和優化。這一點，我認為特別好，一直作為我做項目的時候應該保持的態度和理念。與大家共勉。好了，跟大家說了這么多。要跟大家講干貨了，同樣的，希望大家以我開源的板子原理圖和PCB為基礎，改進和優化出更好的驅動板來與大家分享。

##為什么要設計驅動板？

對于一些剛接觸智能車的小白一樣，不知道為什么要設計驅動板這個東西？直接輸出一個pwm給直流電機不就行了嗎？這大家應該能很快反應過來，電壓不夠啊，pwm可以輸出0~5V的等效電壓，而智能車不論是B車的540電機還是C車的380電機，可以網上查一下參數，額定電壓是7.4V。（注意：540電機的參數不同廠家生產的參數都不一樣，540只是一種表示電機直徑和長度的型號而已。）那么電壓不夠的話用個mos管把pwm接在柵級，電池+接漏極，電池- 接源級，輸出的pwm不就升到7.2V—0V嗎？截至到這里，接下來就需要考慮功率器件的因素了。這種方案還是不可以的，因為電流不夠。（PS：其實mos管可以放大電流的，所以它既可以改變電壓，又可以升高電流，是一個作為電機驅動的好方案。但在設計電路比BTN麻煩，不適合入門，所以在這里先不講。）經過以上的分析，我們發現了，電流這個因素終于漸漸的浮出水面，成為電路設計考慮的一個重大因素。

其實，在生活中，電流這個因素常常被我們忽略掉，以為只要給到電器它的額定電壓就可以正常運作了。我們買電池的時候只跟老板說，老板我要多少V的電池。我們經常用的南孚電池，知道它是1.5V，但是為什么還分5號、7號、1號電池呢，因為放電電流和容量不一樣。

如果我現在給你個電機要求讓它運轉起來，你是不是就直接把電機連在電池上了呢？然后發現，真的可以轉。其實這個過程中，按我們日常的思維，飛卡的電池上面寫了7.2V，但是其實我們選擇電池的時候，還有一個很重要的參數，就是額定放電電流。以下就是我們比賽的時候用的電池的參數，上面寫著2000MAH，這是電池的容量，一個小時，電池一直以2000MA的放電則放完。 鎳鉻電池一般最大放電電流可以采用5倍～10倍的充電電流作為參考 。充電電流一般是容量的10/1 。也就是大約在1000-2000ma 。當然這些都是估計值，如果能查到具體參數，當然以具體參數為準。然而，回到剛才的問題，單片機的IO口最大輸出電流也只有10~25ma。即使電壓足夠也無法帶動電機。

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因此，想要驅動電機的話，還需要放大輸出電流。當我們的最大輸出電流和電壓全都足夠時，就可以驅動電機進行運轉了。這就是為什么要設計驅動板了。

但是，這里還是要注意一點，但電壓不能過高，也不能過低，而最大輸出電流要超過電機的堵轉電流。電壓過高，那樣會導致電機本身產生的電流過大，燒壞電機。而我們設計的驅動板最大輸出電流要求必須超過電機的堵轉電流。否則電機一堵轉，電機本身產生的大電流將會把我們的驅動板燒掉。但最大輸出電流沒有上限，做得越大，能夠帶動的電機也就越多。

##BTN的選型和設計電路

放大輸出電流和電壓的電路有很多，有采用MOS管、晶閘管設計的，這種設計的優勢是可以根據自己應用的要求設計出符合自己想要參數的電機驅動板。但是這種設計電路很復雜，容錯率低，設計的是成本也就相對較高。所以，這次我們采用的是別人做好的集成IC，也就是電機驅動芯片。其實里面也是mos管，但是已經被人家設計好并且封裝成一整塊芯片了。我們只需要按照要求布線就可以了。所以設計電路相對簡單，適合新手入門。

關于電機驅動芯片，其實種類有很多，淘寶直接搜的電機驅動板的話，最常見的就是L298N的驅動板，但是L298N驅動電流只有2A。跟單片機的20MA相比大多了，但是夠不夠呢？我們要查一下電機的參數。這里我找了一個370的電機為例，這個電機堵轉電流為3.6A，也就是說我們只需要讓我們的驅動電流大于5A足夠了（保持一定的余量），我們比賽的電機呢，540的話大概在十幾A，峰值一般在20A左右。

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現在根據我們對于電機參數的查詢，也可以確定使用的驅動芯片了。于是，BTN系列的電機驅動芯片被我們選中了。這些驅動芯片的工作電壓范圍廣，大概在5V~28V左右，所以直接采用電池供電就可以了，當然，電壓越高，BTN驅動電流就越大。

BTN/BTS系列驅動芯片參數對比

型號	工作電壓范圍	MOS管內阻	驅動電流峰值（13.5V）
BTS7960	5.4~27.5V	16mΩ	43A
BTS7960B	5.4~27.6V	16mΩ	68A
BTN7970 ?	?5.4~28V	16mΩ	70A
BTN7971	4.5~28V	16mΩ	70A
BTN8982	4.5~40V	10mΩ	77A

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##電源的濾波電容的選擇

研究過電路的同學都會發現，無論是什么電路板，在接入電源的端子上總會并聯一個電容，這是為了防止電路供電電壓因負載變化而產生變化。以電機驅動板為例，電機就是電路的負載，如果電機放在摩擦力比較大的地方，電機的輸出力矩會比較大，也就是負載比較大，還有，當電機啟動的時候，負載也會增大，而且是突變，這將導致電池需要放出更多的電流來驅動負載，此時輸出的電壓U=E - I r?，內阻一定，輸出電壓減小。那么如果此時的負載變化是突變很快的，那么 輸出的電壓也會發生突變減小。又因為電池是直流電源，頻率很低，所以，此時最好加一個低通濾波電容，這樣保證信號的穩定性。一般接有數十至數百微法的電解電容，我這里的電容選擇的是220uf，這個以實驗室現有的電容選擇一下就行了。為了方便觀察電路，可以再并聯一個LED，當通電時，LED燈亮。具體見電源電路（一）。由于大容量的電解電容一般具有一定的電感，對高頻及脈沖干擾信號不能有效地濾除，故在其兩端并聯了一只容量為0.001--1pF的電容，以濾除高頻及脈沖干擾。具體見電源電路（二）。

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? ?另外，電容的選取還要注意類型和耐壓等級。? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??

（未完待續。。。）

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的[原创]恩智浦智能车电机驱动板之BTN系列驱动设计详细讲解（新手帖、附原理图和PCB）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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