图2 BTS7960接口连线图
BTS7960是应用于电机驱动的大电流半桥高集成芯片,它带有一个P沟道的高边MOSFET、一个N沟道的低边MOSFET和一个驱动IC。P沟道高边开关省去了电荷泵的需求, 因而减小了EMI。集成的驱动IC具有逻辑电平输入、电流诊断、斜率调节、死区时间产生和过温、过压、欠压、过流及短路保护的功能。BTS7960通态电阻典型值为16mΩ,驱动电流可达43A。因此即使在北方寒冷的冬天,仍能保证车窗的安全启动。图3 全桥驱动电路示意图
BTS7960的引脚IS具有电流检测功能。正常模式下,从IS引脚流出的电流与流经高边MOS管的电流成正比,若RIS=1kΩ,则V IS=I load/8.5;在故障条件下,从IS引脚流出的电流等于I IS(lim) (约4.5mA),最后的效果是IS为高电平。如图4所示,图(a)为正常模式下IS引脚电流输出,图(b)为故障条件下IS引脚上的电流输出。(a) (b)
图4 BTS7960电流检测引脚IS的工作原理图
无论是先上电后短路还是先短路后上电,BTS7960都呈现出相同的保护特性,所以下文将只就其一进行讲述。图5 BTS7960的对地短路实验电路图
图6和图7分别为BTS7960先短路后上电短路实验波形图的前半部分和后半部分。短路瞬间输出端电流迅速上升,在80μs的时间内,电流上升到峰值,可达62A左右。此时,BTS7960检测出短路故障,关断MOS管,输出电流下降直至0A, 紫色箭头所指部分有明显的关断,图中虚线所夹部分为MOS管的关断及维持关断的过程,整个过程持续时间约为80μs。短路导通瞬间,OUT引脚输出电压为 5V左右,这是短路导线与电池和地之间的总电阻的分压值;MOS管关断期间,OUT引脚输出电压为0V。在电流急剧下降的瞬间,短路导线上感应出微弱的反向电动势,所以OUT引脚输出电压会呈现出短时间负电压。状态检测引脚IS在5V左右上下波动,其具有随短路电流上下波动的特点。整个短路过程中, BTS7960周期性的关断MOS管,防止短路电流使芯片持续升温,导致芯片过热烧毁,从而有效地保护了芯片。最后,BTS7960完全关断MOS管,短路电流缓降为0A,IS管脚在MOS管完全关断后约500μs由自身的冷却恢复至正常电平。图7 BTS7960短路实验波形后半部分
电动车窗的软件设计图8 电动车窗软启动电流波形
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