IR2104+ IRF540 MOS电机驱动全桥 学习与实践过程 - 图文(3)

改装好的540与D2PAK封装的7805对比

我将这些改装好的正品540焊接到了电路上，而且没有安装散热器。由于急于想看到实验结果，在使用完焊锡膏后我没有洗板就上电了，结果2104突然冒火，被烧成两半。我急忙断电，但为时已晚。更换2104后，电路仍不能正常工作。通过检测发现，问题出在74HC00上。更换74HC00并洗板后，电路工作正常。我突然意识到74HC00的剩余引脚没有接地，而焊锡膏则可能导致漏电。因而我将这次事故的主要原因归结为：CMOS剩余引脚没有接地，而焊锡膏漏电导致惨剧发生。

电路修理好后，通过驱动同一马达，我发现正品540没有任何感觉得到的升温，而拆机540则明显升温。我断定，拆机540并非540，而是其他电流较小的MOS打磨后冒充540。

我来到科技京城，到处寻找IRF540S，但所有的商家都告诉我，只有假的，真的没有。而其他的贴片MOS，电流都比较小。因此我意识到只能采用手工加工540N的办法来获得540S。。。。。真是无奈啊。 回家后我开始实验较大电流的驱动，我将驱动电压和2104工作电压设为同路的12V，由一个2A的稳压电源供电，并且将限流开到最大。驱动信号为97%高电平的PWM，每隔1秒反转马达。当马达反转时，意想不到的事情发生了：马达停了下来，电流却被限制在了2A！此时板上的元件一定开始发热了！我迅速地将电源关闭。摸了下2104，滚烫！不过还好没有烧毁。重新上电驱动小马达一切正常。但一反转大马达，同样的事情再次发生。经过反复思考，我将该问题归结于电源的限流。由于马达反转时电流巨大，

拉低了电压，使2104工作电压低于了正常范围（10V-20V），最低甚至到达了3V，而此时外围电路却在继续工作，2104极有可能发生错乱而导致发热。因此本人建议：2104的VCC最好能单独供电，千万不能因为马达而拉低电压，否则后果很可能是毁灭性的！

解决了该问题后，我想到电路的设计电流过小，50MIL的线顶多只能通过5A的电流，而540却能驱动30个安培，该电路对它的驱动能力造成了极大的浪费，因此决定重新设计。

在重新设计的电路板上，我没有改变任何的电路，而是把心思放在了走线以及散热上。我在每个MOS的正面和反面都采用了长方形的敷铜充当散热片，并且在MOS安装的地方用数量众多的过孔将两片敷铜连接起来，使正面的热量能够迅速传递到反面进行散热。另外在大电流的网络中，我还运用了SOLDER层去除阻焊层，使之能够镀锡以提供更大的电流。

昨天我拿到了PCB板，迫不及待地进行了焊接，洗板以及上电实验，一切顺利。电路自身的散热性能极佳。

可以看到MOS反面的散热敷铜以及热传导用的过孔

焊接好的板子（正面）

焊接好的板子（反面）

MOS的研究基本上告以段落，因此作该文以分享我研究过程中的经验以及快乐。有一些多余的打印好的热转印纸和5张第一板的PCB可以送给大家，请需要的人跟贴。前提是你在索取之前已经进行过一些相关的学习和实验，并乐意将自己的快乐与大家分享。

6月10号后，也就是我高考后将继续大机器人的设计与实践，有兴趣的人可以关心机器人版块的文章。

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You can use MLCC capacitor to replace tantalum capacitor, 0.1-0.3uF should be enough. the bypass 0.1uF ceramic bypass capacitor(between VCC and COM) is also necessary to mitigate EMI to your high-side MOSFET driver.

一点看法：

对于3~5A的驱动建议使用L6203或者MC33887，集成的DMOS工艺H桥，用起来还是相当的方便。更大一点的话可以考虑VNH3SP30，可达到30A。

MOS管搭建的H桥驱动10~20A的电流基本就可以了，再大的话对于电源也是很苛刻的要求了。 如果要买很大电流的MOS管可以考虑力源代理的ON的产品，应该没有假货的了；

to 26f:不可以恒高的吧！BOOTSTRAP电容放完点后电压就举不上去了，H桥的上臂就不容易导通了。 to 29f:最好还是用芯片吧！不然H的上臂mos管的Vgs不会等于G的电位的。

另外标准整流公司有好几款这样的芯片的，感觉IR2111用的最舒服了，我所有的桥式电路都选它。 还有驱动它的时候最好是用三极管把驱动的电平拉高，或者是用OC输出的光耦，还带隔离的，呵呵！不管一般开关的频率都不低，找高速的光耦···

这种电路要尽量避免低速和堵转情况的出现，否则过大电流时MOS很容易热烧毁 如需低速应用可加大自举电容解决问题，堵转启动就涉及行业最核心的机密了

这种电路的上桥靠升压电容产生一个高于电源15V左右的电压，而升压是靠同侧下桥反复开启关闭完成的，如果转速过低或堵转则会造成上桥升压的电压效率降低，直接造成上桥MOSFET导通阻抗变大，发热加大最后烧毁。通常这种电路最低PWM不低于10%，最高PWM不高于95%

工业上的应用都是上下桥NMOS，主要考虑是NMOS可以做到比PMOS更低的RDSON、更小的漏电、更好的一致性，这些对降低驱动系统功耗是很有帮助的。如果需要小体积或低价格也许上P下N的结构更适合一点，主要看你的应用需求了。上P下N结构不需要高压驱动，电路也会简单很多，而且能做到0%~100%PWM调速。

1. NMOS导通需要Vgs>Vth也就是比漏极高个2V左右，要达到最小RDSon则需Vgs>10V，所以需要栅极G的控制电压高于漏极10V以上才能使管子导通。上桥NMOS导通后源级电势就和漏极一样了，这时栅极必须继续保持高于源级10V以上才能继续保持导通状态，这也就是为什么采用4个NMOS的H桥上桥必须有主动或者被动的高压驱动的原因。

同侧上桥导通时同侧下桥肯定不能导通，否则就短路了，所以同侧下桥在上桥开启时可以不考虑。 2. 你可以用使能来输入PWM，但这样的缺点是除了要使用4个普通IO口外还需要一个PWM输出。为什么不直接在IO口上给PWM呢？这样使能可以省下来做基于比较器和双稳态门的过流保护。

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