Wie funktioniert der BTS7960B-Motortreiber?

Motortreiber werden zur Steuerung der Geschwindigkeit, Richtung und Leistung von Elektromotoren in modernen elektronischen Systemen verwendet.Da motorbetriebene Geräte immer leistungsfähiger und effizienter werden, sind zuverlässige Treiber-ICs erforderlich, um hohe Stromlasten zu bewältigen und gleichzeitig einen sicheren und stabilen Betrieb aufrechtzuerhalten.Der Motortreiber-IC BTS7960B wurde entwickelt, um diese Anforderungen zu erfüllen.In diesem Artikel werden die Übersicht über den BTS7960B-Motortreiber-IC, technische Spezifikationen, Schaltungsbetrieb usw. erläutert.

Katalog

Übersicht über den Motortreiber-IC BTS7960B

Die BTS7960B Der Motortreiber-IC ist ein vollständig integrierter Hochstrom-Halbbrückentreiber, der zur Steuerung schwerer Lasten mit effizienter Leistungsschaltung entwickelt wurde.Es gehört zur NovalithIC™-Familie und vereint Leistungs-MOSFETs und eine Treiberschaltung in einem kompakten Gehäuse.Im Inneren des Geräts befinden sich ein p-Kanal-High-Side-MOSFET und ein n-Kanal-Low-Side-MOSFET, sodass der IC den Stromfluss mit niedrigem Einschaltwiderstand und stabilem Betrieb verwalten kann.

Der integrierte Treiber vereinfacht die Steuerung durch die Bereitstellung von Logikpegeleingängen und erleichtert so die Anbindung an Mikrocontroller.Da der High-Side-Schalter einen p-Kanal-MOSFET verwendet, ist für das Design keine Ladungspumpe erforderlich, was zur Reduzierung elektromagnetischer Störungen beiträgt und das Schaltungsdesign vereinfacht.

Der BTS7960B verfügt außerdem über mehrere Schutz- und Überwachungsfunktionen wie Strommessung, Übertemperaturschutz, Überstromschutz, Unterspannungsschutz und Kurzschlussschutz.Es unterstützt außerdem die Anpassung der Anstiegsgeschwindigkeit und die Generierung von Totzeiten und trägt so zur Verbesserung der Schaltleistung und Systemzuverlässigkeit bei.

BTS7960B-Motortreiber-CAD-Modelle

Details zur Pinbelegung des BTS7960B-Motortreibers

Pin Nummer	Pin Name	Beschreibung
1	IN	Verwendeter Logikeingang um den Schaltzustand der MOSFETs zu steuern.
2	INH	Eingabe sperren Wird verwendet, um den Treiber-IC zu aktivieren oder zu deaktivieren.
3	SR	Anstiegsgeschwindigkeit Einstellstift zur Steuerung der Schaltgeschwindigkeit und Reduzierung von elektromagnetischen Störungen.
4	GND	Boden Anschluss für das Gerät und die Steuerschaltung.
5	IST	Aktueller Sinn Ausgang, der ein Signal proportional zum Laststrom liefert.
6	VS	Stromversorgung Eingang für die Treiber- und MOSFET-Stufe.
7	AUS	Ausgangspin mit dem Motor oder der Last verbunden.
8	TAB	Metalllasche zur Wärmeableitung und Elektrik intern mit der Leistungsstufe verbunden Verbindung.

Alternativen und gleichwertiges Modell

• BTN7960

• BTN7971B

• BTN8982TA

• IFX007T

• VNH2SP30

• VNH5019

• L298N

• MC33926

• DRV8871

• DRV8412

Funktionsblockdiagramm

Wie integriert der IC Steuerlogik, Gate-Treiberschaltungen und Leistungs-MOSFET-Schalter in einem Gehäuse?Das Gerät ist in drei Hauptabschnitte unterteilt: die Top-Chip-Steuerschaltung, den High-Side-Basischip und den Low-Side-Basischip.Diese Blöcke arbeiten zusammen, um den Stromfluss durch die Ausgangsstufe zu steuern.

Der Top-Chip enthält die internen Treiber- und Schutzschaltungen.Es empfängt die Eingangssteuersignale wie IN, INH, SR und IS.Dieser Block verwaltet den Gate-Treiber, generiert Totzeiten, passt die Anstiegsgeschwindigkeit an und überwacht die Systemsicherheit durch Unterspannungs-, Überspannungs-, Übertemperatur- und Überstromschutz.Es umfasst außerdem Stromerfassungs- und Diagnosefunktionen zur Überwachung der Last.

Der High-Side-Basischip (HS) und der Low-Side-Basischip (LS) enthalten die integrierten Leistungs-MOSFETs, die die Halbbrückenstruktur bilden.Der High-Side-Schalter verbindet die Last mit der VS-Versorgung, während der Low-Side-Schalter die Last mit Masse (GND) verbindet.Der Ausgangspin (OUT) befindet sich zwischen diesen beiden Schaltern und liefert den gesteuerten Strom an die Last.

Technische Spezifikationen

Parameter	Spezifikation
Montageart	Oberflächenmontage
Paket/Koffer	TO-263-8, D2Pak (7 Leitungen + Tab), TO-263CA
Anzahl der Pins	7
Serie	NovalithIC™
Teilestatus	Veraltet
Betrieb Temperatur	−40 °C bis 150 °C (TJ)
Versorgungsspannung	5,5 V – 27,5 V
Spannung – Last	5,5 V – 27,5 V
Versorgungsspannung (Typisch)	8 V
Ausgabe Konfiguration	Halbbrücke
Ausgangsstrom pro Kanal	40 A
Maximale Leistung Aktuell	60 A
Ausgangsspitze Strombegrenzung (nominal)	62 A
RDS(ein) (Typisch)	9 mΩ (LS), 7 mΩ (HS)
Ruhend Aktuell	7 µA
Einschaltzeit	25,4 µs
Ausschaltzeit	16 µs
Fehlerschutz	Aktuell Begrenzung, Übertemperatur, Kurzschluss, UVLO
Eingebaut Schutzmaßnahmen	Vergänglich, vorbei Strom, Überspannung, thermisch, Unterspannung
Schnittstelle	Logik
Lasttyp	Induktiv
Verpackung	Band und Rolle (TR)
Feuchtigkeit Empfindlichkeitsstufe	MSL 1 (Unbegrenzt)
Terminalformular	Möwenflügel
Terminal Position	Dual
Anzahl Kündigungen	7
Abmessungen	Länge: 9,9 mm, Breite: 9,2 mm
Halogenfrei	Nein
RoHS-Status	Nicht RoHS Konform

Merkmale des BTS7960B-Motortreibers

Hohe Spitzenstromfähigkeit

Der BTS7960B unterstützt eine hohe Spitzenstromkapazität von mindestens 33 A und ermöglicht so den Antrieb von Hochleistungslasten bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung eines stabilen Betriebs.

Niedriger Pfadwiderstand

Er verfügt über einen typischen Pfadwiderstand von etwa 16 mΩ bei 25 °C, was dazu beiträgt, Leistungsverluste zu reduzieren und die Gesamteffizienz zu verbessern.

Niedriger Ruhestrom

Das Gerät verfügt über einen sehr niedrigen Ruhestrom von ca. 7 µA bei 25 °C und ist somit für energieeffiziente Systeme geeignet.

PWM-Steuerungsfähigkeit

Der Treiber unterstützt den PWM-Betrieb bis zu 25 kHz mit aktivem Freilauf und ermöglicht so eine sanfte und präzise Steuerung des Laststroms.

Strombegrenzung im Schaltmodus

Eine Schaltmodus-Strombegrenzungsfunktion hilft, die Verlustleistung bei Überstrombedingungen zu reduzieren.

Diagnose- und Strommessfunktion

Der IC verfügt über eine Statusflag-Diagnose und eine Stromerfassungsfunktion, die die Überwachung des Laststroms und des Systemstatus ermöglicht.

Schutzfunktionen

Der BTS7960B bietet eine Übertemperaturabschaltung mit Verriegelungsverhalten, Überspannungsschutz und Unterspannungsabschaltung für einen sicheren Betrieb.

Treiberschnittstelle auf Logikebene

Die integrierte Treiberschaltung unterstützt Logikpegeleingänge und erleichtert so die Anbindung an Mikrocontroller.

Einstellbare Anstiegsgeschwindigkeit

Das Gerät bietet einstellbare Anstiegsgeschwindigkeiten, die zur Optimierung der Schaltleistung und zur Reduzierung elektromagnetischer Störungen (EMI) beitragen.

BTS7960B arbeitet im Stromkreis

Das Schaltbild zeigt, wie zwei BTS7960B-Halbbrückentreiber zu einem Hochstrom-H-Brücken-Motorsteuerungssystem kombiniert werden.Jeder BTS7960B steuert eine Seite des Motors durch Umschalten der High-Side- und Low-Side-MOSFETs.Wenn die beiden Treiber zusammenarbeiten, ermöglichen sie den Fluss des Motorstroms in beide Richtungen und ermöglichen so eine Vorwärts- und Rückwärtsdrehung.

Ein Mikrocontroller (XC866) sendet Steuersignale über Logikeingänge wie IN und INH an die BTS7960B-Treiber.Diese Signale bestimmen, welche internen MOSFET-Schalter ein- oder ausgeschaltet werden.Durch Anlegen von PWM-Signalen kann der Mikrocontroller die Drehzahl des Motors steuern, während der Treiber den von der Last benötigten hohen Strom verwaltet.

Die Schaltung enthält außerdem einen Spannungsregler (TLE4278G), der eine stabile Versorgungsspannung für die Steuerelektronik bereitstellt.Am Stromeingang ist eine Verpolungsschutzschaltung angebracht, um das System vor falschen Stromanschlüssen zu schützen.Zusammen gewährleisten diese Komponenten einen sicheren Betrieb, eine zuverlässige Motorsteuerung und Schutz für den Treiber und die Steuerschaltung.

Anwendungen des BTS7960B-Motortreibers

• Hochstrom-DC-Motorsteuerung

• Motorantriebssysteme für die Robotik

• Motorsteuerung für Elektroroller

• Automatisierte Industriemaschinen

• Motorisierte Aktuatoren und Positionierungssysteme

• Motorsteuerungssysteme für Kraftfahrzeuge

• Treiber für Förderbandmotoren

• Motorisierte Smart-Home-Geräte

• Elektrische Werkzeuge und Geräte

• DIY-Motorsteuerungsprojekte mit Mikrocontrollern

Vergleich: BTS7960B vs. anderer Motortreiber-IC

Funktion	BTS7960B	BTN7960	VNH2SP30	L298N
Fahrertyp	Halbbrücke	Halbbrücke	Vollständige Brücke	Duale H-Brücke
Betrieb Spannung	5,5 – 27 V	5,5 – 27 V	5,5 – 16 V	5 – 46 V
Kontinuierlich Aktuell	~40 A	~43 A	~30 A	~2 A
Spitzenstrom	~60 A	~55 A	~41 A	~3 A
PWM-Frequenz	Bis zu 25 kHz	Bis zu 25 kHz	Bis zu 20 kHz	Bis zu ~25 kHz
Technologie	Integriert MOSFET	Integriert MOSFET	Integriert MOSFET	Bipolar Transistor
Schutz Funktionen	Überstrom, thermisch, Unterspannung	Überstrom, thermisch	Thermal, Überstrom	Begrenzt Schutz
Effizienz	Hoch (niedrig RDS(ein))	Hoch	Hoch	Geringere Effizienz

Mechanische Abmessungen

Hersteller

Infineon Technologies AG Das Unternehmen nutzt fortschrittliche Halbleiterfertigungsprozesse und Leistungs-MOSFET-Technologien, um zuverlässige Hochstromtreiber herzustellen.Der BTS7960B ist mit vertikaler MOSFET-Technologie ausgestattet, die einen niedrigen Einschaltwiderstand und eine effiziente Stromverarbeitung ermöglicht.Infineon integriert einen p-Kanal-High-Side-MOSFET, einen n-Kanal-Low-Side-MOSFET und eine Treibersteuerschaltung durch Multi-Chip-Integrationstechniken in einem einzigen Gehäuse.Diese Chips werden mithilfe fortschrittlicher Verpackungsmethoden auf einem gemeinsamen Leadframe montiert, um die thermische Leistung und elektrische Zuverlässigkeit zu verbessern.

Datenblatt PDF

BTS7960B Datenblätter:

Häufig gestellte Fragen [FAQ]

1. Ist der BTS7960B für Arduino-Motorsteuerungsprojekte geeignet?

Ja.Der BTS7960B kann problemlos mit Arduino und anderen Mikrocontrollern verbunden werden, da er Eingangssignale auf Logikebene unterstützt.Es wird häufig mit PWM-Signalen von Mikrocontrollern verwendet, um Motorgeschwindigkeit und -richtung zu steuern.

2. Welche Art von Motor kann der BTS7960B antreiben?

Der BTS7960B ist hauptsächlich für die Steuerung von Hochstrom-Gleichstrommotoren und induktiven Lasten konzipiert.Er kann große Motoren antreiben, die im Vergleich zu vielen herkömmlichen Motortreiber-ICs einen höheren Strom benötigen.

3. Was ist der Unterschied zwischen einem Halbbrücken- und einem H-Brücken-Treiber?

Ein Halbbrückentreiber steuert den Strom durch eine Last in eine Richtung.Zwei Halbbrückentreiber bilden zusammen eine vollständige H-Brücke, die es einem Motor ermöglicht, sich sowohl vorwärts als auch rückwärts zu drehen.

4. Wie schützt sich der BTS7960B vor Überhitzung?

Der IC verfügt über einen internen thermischen Abschaltkreis.Wenn die Temperatur über einen sicheren Grenzwert ansteigt, deaktiviert das Gerät automatisch den Ausgang, um Schäden zu verhindern.

5. Warum ist die Anpassung der Anstiegsgeschwindigkeit beim BTS7960B wichtig?

Mit dem Anstiegsraten-Pin können Entwickler die Schaltgeschwindigkeit der MOSFETs steuern.Die Anpassung trägt dazu bei, elektromagnetische Störungen (EMI) zu reduzieren und die Systemstabilität zu verbessern.

6. Können mehrere BTS7960B-Treiber zusammen in einem System verwendet werden?

Ja.Entwickler kombinieren häufig zwei oder mehr BTS7960B-Treiber, um Hochleistungs-H-Brücken-Motorsteuerungssysteme für größere Motoren zu erstellen.

7. Welchen Versorgungsspannungsbereich unterstützt der BTS7960B?

Das Gerät arbeitet typischerweise mit Versorgungsspannungen zwischen 5,5 V und 27,5 V und eignet sich daher für viele Motorsteuerungssysteme.

8. Warum verwendet der BTS7960B einen P-Kanal-MOSFET auf der High-Side?

Durch die Verwendung eines P-Kanal-MOSFET ist keine Ladungspumpenschaltung erforderlich, was das Design vereinfacht und Schaltgeräusche reduziert.

9. Was macht der Strommesspin (IS) im BTS7960B?

Der IS-Pin gibt ein Signal proportional zum Laststrom aus, sodass Entwickler den Motorstrom überwachen und Überlastzustände erkennen können.

10. Welcher Gehäusetyp wird für den BTS7960B IC verwendet?

Der BTS7960B ist typischerweise in einem oberflächenmontierbaren TO-263-Gehäuse (D2PAK) erhältlich, das eine effiziente Wärmeableitung für den Hochstrombetrieb unterstützt.