现阶段电气体系抗核辐射的首要途径是运用铅屏蔽层将操控体系彻底包裹起来,以到达屏蔽作用，一般铅屏蔽层厚度约为7 cm。考虑到运用该办法对其进行抗核辐射加固会导致机器人体积巨大且粗笨，所以很有必要规划一款适用于核辐射应急处理机器人的底盘电机驱动体系。
参考文献[1]规划了一款输出功率可达9 kW的电机驱动器，但该驱动器运用了28 V/125 V DC-DC变换器，使得驱动器体积十分巨大，不适用于核应急处理机器人的底盘电机驱动。参考文献[2]和参考文献[3]均规划了一种输出电压为24 V、电流为10 A的驱动器，因为其输出功率过小，明显也都不能用于核应急处理机器人的底盘电机驱动。
针对上述问题，本文提出一种运用IR2184驱动且由并联MOS管建立的H桥大电流电机驱动规划方案。本文针对驱动中的尖峰问题规划RCD吸收回路，并针对MOS并联中的部分过流问题规划均流维护电路，然后确保驱动器能牢靠安稳地作业。
1 体系方案规划
本规划需求驱动的特种机器人重约850 kg，所以要求底盘电机的输出功率约为1 200 W，因而底盘电机驱动器的输出功率至少应为1 500 W。机器人只能由本身带着的电池供电，并且要求其机动性强、体积小，所以规划中需运用24 V电池为驱动供电。依据1.5倍峰值电流的规范[1]，本文需规划一个输出电压为24 V、输出电流最大为100 A的驱动器。
驱动器的全体框图如图1所示，包含STM32最小体系、串口模块、DC-DC阻隔电源模块、状况指示模块、电机驱动电路和RCD吸收电路。
2 硬件电路规划
本规划以STM32为操控中心，发生PWM波操控栅极驱动芯片IR2184，然后驱动由NMOS并联建立的H桥。一起本规划运用RCD吸收电路吸收电机启停中的尖峰，均流维护电路使得并联MOS管间的电流尽量均衡。
2.1 驱动电路规划
在H桥中，要使NMOS管彻底导通，要求VGS>10 V。关于下桥臂，直接加10 V以上的电压就可使NMOS导通；但对上桥臂，要使NMOS导通，就有必要满意VG>VSS+10 V。因而有必要运用起浮栅极驱动，才干使得上桥臂导通。栅极驱动芯片IR2184是悬浮栅极驱动芯片，具有主动死区时刻操控，所以本规划运用其作为NMOS的驱动芯片。
图2是IR2184的自举驱动电路，由2片IR2184驱动一个由IRFP3206构成的H桥电路，完成对电机的正回转操控。其间，PWM1、PWM2是STM32发生的PWM经光耦阻隔之后用来进行电机速度操控的信号；D1~D4为泄放二极管，作用是在没有栅极驱动信号时敏捷泄放掉输入电容中的电荷；D5~D8为12 V的稳压二极管，用作钳位，以确保VGS电压正常，然后确保MOS管驱动正常；D11~D14为续流二极管，用于添加MOS管的续流才能；R9~R12为下拉电阻；C3~C6为电源滤波电容，用于保持IR2184电源的安稳。
C1、C2为自举电容，D9、D10为自举二极管。参数挑选如下[4]：
(1)自举电容的电容值选取
在本规划中，自举%&&&&&%的容量由式(2)决议，依据IRFP3206的数据手册知，Qg=170 nC，IGSS=100 nA。一起在本规划中VCC=12 V，Vf=1.3 V，VLS=0.7 V，QIS=5 nC，f=1 kHz，所以C1、C2的最小值为1.2 μF，故本规划中运用
2.2 RCD吸收电路
在驱动的实践测验进程中发现，在电机启停时，驱动器输出端有较大冲击电压，有时乃至高达60 V，这个电压可能将MOS管击穿，所以有必要运用RCD吸收电路来滤除尖峰。在如图3所示的电路(省掉驱动电路)中，将RCD吸收电路并联在MOS管的漏极和源极之间，以确保驱动器愈加安稳牢靠地作业。
为防止由反向恢复引起震动而发生的过电压，吸收电路中的二极管DA应该挑选正导游通电压低、反向恢复时刻短的二极管，在本规划中运用SS24。
2.3 MOS管并联规划
一切并联的MOS管导通时的管压降是相同的，必定是饱满电压小的MOS管先流过较大的电流。因为功率MOS管的通态电阻RDS(on)具有正温度系数，因而，从原理上讲，MOS管具有电流主动均衡分配的特性，是很合适并联的[6]。
图4所示为MOS管并联示意图（疏忽2184驱动和RCD吸收电路），在本规划中选用3个MOS管并联的办法驱动电机。为按捺栅极震动，每个MOS管都运用独立的栅极电阻；为确保各并联MOS尽可能地热耦合，并联的MOS安装在同一片散热片上；为确保MOS管并联驱动作用，MOS管尽量挑选功能挨近的同一批次MOS管。
多管并联的抱负状况是并联的MOS管一起通断，假如电流分配不均，导致管压降小的MOS流过的电流过大，其必定会被焚毁，其他MOS管也难以逃过。为了确保并联MOS管间尽可能均流，在本规划中选用对每个MOS管独自限流的办法来约束其流过的电流[6]。如图4所示的电路，在每个MOS管组中串联电流检测用的锰铜采样电阻R10、R20、R30，其电阻值为2 mΩ，经线性光耦模块后将AD1、AD3、AD5接到STM32单片机的AD引脚上，用作电流反应。在本规划中，选用3个MOS管并联，终究驱动器的最大驱动电流为100 A，由式(6)可算得每个MOS管的电流维护点Ip=43 A。
在如图4所示的电路中，假如HO输入必定占空比PWM信号后，Q1、Q5、Q9都导通，并且流过每个MOS管的电流都在Ip规模内。此刻添加PWM的占空比，假定此刻流过Q5的电流已超越Ip规模，则会发生过流信号约束PWM的继续添加，因为MOS管的主动均流特性，Q1、Q9的电流会添加，一起Q5的电流减小，小于Ip电流维护点，则过流信号消失，PWM的占空比就可以继续添加。今后一向重复以上进程，直到到达新的电流平衡停止，终究完成驱动器输出电流为100 A的意图。
3 试验验证
(1)RCD吸收电路验证
如图5所示，在没有RCD吸收电路时，跟着PWM占空比的添加，尖峰电压敏捷添加；运用RCD吸收电路后，尖峰电压没有明显变化。试验标明，本文规划的RCD吸收电路能根本吸收尖峰电压，并将其操控在30 V以下，这样对MOS管的冲击较小，MOS管能更安稳地作业。
(2)驱动器输出特性验证
为了测验驱动器的实践输出功能，本文选用淄博惠康微电机公司出产的J130ZYT66PX36A3直流力矩电机进行了实践测验。如图6所示，本文规划的驱动器在水泥场地上输出的最大电流已超越100 A，且MOS管温升不明显。
本文运用RCD吸收回路削弱了电机启停进程中发生的尖峰，将尖峰操控在30 V以下；一起运用均流维护电路很好地处理了并联MOS管部分过流的问题，然后到达了驱动电压为24 V时，继续驱动电流达100 A的意图。试验标明，本文提出的运用IR2184驱动由并联MOS管建立的H桥的规划完成了对项目中核应急处理机器人的安稳牢靠操控。
参考文献
[1] 黄伟君.双凸极永磁电机恒速体系的研讨[D].南京：南京航空航天大学，2006.
[2] 余晓填，杨曦，陈安.根据移动机器人直流电机驱动电路的规划与使用[J].微电机，2011，44(11)：37-38．
[3] 陈曦，隋龙.低电压大功率直流电机驱动器[J].电机操控与使用，2009，36(12)：10-13.
[4] International Rectifier.使用攻略AN-978“高压悬浮门驱动%&&&&&%”[EB/OL].(2013)[2013].http：//www.irf.com/technical-in-fo/appnotes/an-978c.pdf.
[5] 春兰.独立运转光伏发电体系功率操控研讨[D].呼和浩特：内蒙古工业大学，2007.
[6] 陈毓辉.功率MOS管并联办法的研讨[J].主动化技能与使用，2012，31(5)：72-76.
