BTN7971B直流有刷电机驱动模块PCB设计

好久不见，今天主打一个分享。由标题可见，玩过单片机、搞过智能车的小伙伴应该对BTN都不陌生，一个强大而又好用的直流有刷电机驱动模块。这次呢就分享一下我的电机驱动PCB，个人画板能力有限，不喜勿喷。同时互联网上的大佬如果能够评判指正，我是非常乐于接受的。

从网上都可以找到BTN7971B的手册，英飞凌家产的，纯英文，我是看不懂，但是我会去筛选出我需要的信息。

BTN7971B是内部集成的半桥，所以要想驱动一个电机就需要两块BTN才行，而且它内部的半桥上桥臂是P-MOS，下桥臂是N-MOS，大多数电机驱动的我们用的上下桥臂都是N-MOS，下次我们再介绍一下这二者的区别。我觉得，既然BTN内部就有一个半桥，那未必只能用来当电机驱动，应该还有其他用途，这个之后用到了再说。

BTN7971B 半桥上桥臂（P-MOS）最大导通阻抗12.8mΩ，典型值7mΩ、下桥臂（N-MOS）最大导通阻抗17.7mΩ，典型值9mΩ（常温下）；

输入PWM可达25KHz；

电机驱动电流可达50A；

输入电压最大45V；

上下桥臂导通时的死区时间BTN是根据输入的PWM来自动调节的，只能说很方便好吧，不用咱们自己计算设置了，能省很多事。

它的SR和IS引脚我没看懂具体是怎么电流检测和保护电路的，设计原理图的时候我就没有用它他们的功能，直接串电阻接地，最好别悬空我觉得，得拉低，防止有噪声攻击。

在手册里面也给出了官方的电路设计，分别有全桥的和半桥两种。下面是我设计的原理图。

IN和INH引脚是BTN的控制输入引脚，当INH置位高时，相当于BNT开启，启用该设备；不用的时候INH拉低，通过IN引脚来控制桥臂的某一个MOS开关，这个之后我们介绍改PCB双功能时仔细介绍。

IN和INH输入引脚需要串联10K以内的电阻，防止输入电流过大损害器件，手册里面也提到特别注意PCB的布局，因为这种大电流快速切换的电路，在电桥设计中，必须减少损耗，这是在所有高功率开关桥的所必要的。什么回流路径最短之类的，这个我自己画PCB的时候都没有注意，说实话也不会，不太懂，就没考虑那么多，打完板子之后测试能用，能用就行，哈哈。

我们看看一看实物图：

这里我们介绍一下：

①双路PWM控制电机调速及正反转：将EN_B（INH）和EN_A（INH）引脚接高电平，PB-（IN）和PB+、PA-和PA+分别接单片机PWM引脚，分别为真反转PWM，也就是说需要单片机四个PWMI/O口；

②将EN_B和EN_A引脚接单片机PWM引脚，PB-和PB+、PA-和PA+接四个普通的I/O引脚就可以了，也就是我们用的最多的控制方式0 1或者1 0控制正反转，PWM调速；

当然我建议用第二种，第一种占用PWM引脚有点多，必然就会多使用一个定时器，EB_B、EB_A、EA_B、EA_A、就是两个电机A、B相编码器，使用定时器的编码器模式又得使用两个定时器，所以还是建议用第二种。

之前我还一直在找BTN内部电路原理图，但是没有，只有手册上给的内部结构图，也是大致的，所以我就在想这个控制输入引脚IN和INH是如何控制内部半桥上下桥臂两个MOS导通和关断的，仔细研究了一下，我推断大概是这样的，拿第二种驱动方式举例：

当EN_B（INH1和INH2）接PWM、PB-（IN1）接0、PB+（IN2）接1，那么IN1的上桥臂P-MOS导通，IN2的下桥臂N-MOS导通，这样就构成了一个通路，然后INH接PWM控制调速；同理PB-（IN1）接1、PB+（IN2）接0，那就是反过来了，电机反转。

当然以上只是我的假设，也有可能和我想的是反过来的，在《电力拖动自动控制系统——运动控制系统》里在SVPWM那块，讲的桥臂控制1是上桥臂导通，0是下桥臂导通。

在PCB设计中，我把地分成了数字地和功率地，在PCB中做了隔离，最后用一个0Ω电阻将两块地平面短接“分块铺铜，单点接地”。

74HC244D三态门缓冲器，就是为了起到单片机与BTN之间的隔离保护作用，如果想要设计的简单点的话，我觉得用贴片二极管也可以，选那种导通压降小一点的。

这里设计的是有一处败笔，就是B电机的端子我焊在了下面，因为电机左右放置的话必然是镜像，所以引脚应该是反过来的，但是我没有改过来，所以只能焊在下面。

大家应该都发现了原理图中开关处的那个P-MOS，这个MOS是为了防反接的，其实也可以不用加，P-MOS导通原理是S（源极）比G（栅极）电压高就会导通，所以G直接接地，D（漏极）输出。

今天的分享就到这里，内容也很简单，希望还是能够帮助到一些想要画电机驱动的小白们，原理图、BOM表、使用手册我会在下面放一个网盘链接，有需要的大家自信添加即可。