1.1 驱动板设计

        我们的车模电机均为有刷电机，于是采用逐飞科技开源的DRV8701E有刷电机驱动方案，制作了两块电机驱动板，下面对方案进行介绍。

1.1.1 信号外设部分

        电源通过RT1064主板上的电机驱动输出口，输入驱动板的电源口，经过220uF的固态电容进行滤波，输入到LR8341A-T33低压差线性稳压器，使得输出3.3V电压作为DRV8701E的芯片使能输入，通过开关控制使能来实现对芯片的休眠与工作。

图4.1 电源输入

图4.2 使能信号与指示灯

1.1.2 隔离电路设计

        我们采用SN74HC125PWR作为隔离电路主要的芯片，SN74HC125PWR是具有三态输出的 4 通道、2V 至 6V 缓冲器，包含四个具有三态输出的独立缓冲器。每个逻辑门以正逻辑执行布尔函数 Y = A。该芯片的功能引脚分配，如图4.3所示。

图4.3 SN74HC125PWR功能引脚分配

       SN74HC125PWR的外围电路设计如下，DVDD作为芯片的供电，通过1uF的电容进行滤波，防止芯片因为电源纹波导致工作异常，R1、R2、R3和R4作为下拉电阻，同时四通道的OE使能低电平有效，接地使得它们全部工作，执行正逻辑布尔函数 Y = A，实现输入信号与输出信号的隔离，芯片外围电路设计图如图4.4所示。

图4.4 SN74HC125PWR外围电路设计图

       这样设计使得前级电路和后级电路隔离，避免前后级电路互相干扰。

1.1.3 DRV8701E芯片外围电路及H桥设计

        DRV8701 是德州仪器推出的单路H桥栅极驱动器芯片，专为驱动12V至24V双向有刷直流电机设计，通过控制4个外部N沟道MOSFET构建H桥拓扑，支持PH/EN或PWM两种接口模式，兼容1.8V/3.3V/5V逻辑电平，可覆盖5.9V–45V宽电压输入范围。内置可调栅极驱动电流、双路LDO稳压器、20V电流检测放大器及多重保护机制，能以单芯片替代多达45个分立元件，显著缩减PCB面积并提升系统可靠性。该芯片广泛用于工业泵阀、机器人、电动工具及智能车电机驱动，通过PWM斩波控制实现电机精准调速与双向控制，同时以9μA超低睡眠电流优化能效。

        为了驱动两个有刷电机，设计两个相同电机驱动电路，下面以电机1的驱动电路为例，DRV8701E芯片的DVDD输出端口为SN74HC125PWR进行供电，AVDD接入到VREF从而控制电流调节，且与地用1uF的电容相接，根据德州仪器提供的芯片数据手册，将CPH和CPL用100nF的电容相接，对于VM和VCP，通过1uF的电容相接。电源方面，VIN通过1N5819HW防反接保护后，通过10uF大电容先滤去低频杂波信号，再通过100nF小电容滤去高频杂波信号，将VIN输入的直流信号滤波之后再输入VM，防止芯片因为电源的高低频杂波信号而无法正常工作。EN作为电桥的使能输入，PH作为电桥的相位输入，直接与隔离电路的输出相接。外围电路设计图如图4.5所示。

图4.5 DRV8701E外围电路设计图

        基于MOS管的H桥是一种由金属氧化物半导体场效应晶体管构成的电子电路，因其拓扑结构形似字母“H”而得名。它通过控制四个MOS管的开关状态，实现对直流电机等负载的双向驱动和调速控制。我们采用东芝推出的 N沟道功率MOSFET作为H桥的MOS管，其采用 U-MOSⅧ-H 工艺设计，专为高电流、高效率开关场景优化。支持 30V 漏源电压与 150A 连续漏极电流，在 4.5V 栅源电压下导通电阻低至 1.4mΩ，显著降低导通损耗。通过低栅极电荷与高速切换力，提升DC-DC转换器及电机驱动的响应速度，减少开关损耗。其中电机正转如图4.6所示，电机反转如图4.7所示。

图4.6 H桥驱动电机正转电流通路

图4.7 H桥驱动电机反转电流通路

德州仪器提供的 DRV8701 芯片手册，清晰地指出了 H 桥该如何接入到芯片的 H 桥驱动接口，这里就不再赘述。