跟着【MPS电机研究院】学习电机驱动技术知识，谈一谈手持式吸尘器电机的驱动设计升级。
手持式吸尘器用的是普通的高转速直流有刷电机。按照之前的经验，本来还是用MOSFET搭建H桥电路来驱动电机。不过这次的产品降低了内部空间，电路板的尺寸也得降低。这样之前的电路就不能满足要求了，网上搜了一下，发现MPS新出的芯片完全满足电路设计要求，接下来聊一下这个电路设计。
先说一下之前的电路设计，简单粗暴的四个MOSFET搭建的H桥，M1 和 M2之间接电机。这个电路是以前留下来的，虽然知道需要优化，但是没出现啥问题，也就没改。
手持式吸尘器中H桥驱动直流有刷电机的简单电路结构就是下图，B+ 和 B-是接电池包的正极和负极。Q1和Q4导通，Q2和Q3关闭电机正转。Q1和Q4关闭，Q2和Q3导通则电机反转。通过调整PWM来调节电机的转速。
下面是电机驱动部分的功能电路
以前的H桥驱动电路：
用光耦驱动MOSFET，4个MOSFET组成了H桥电路，元件多，成本高，很占PCB尺寸
以前的电机电流检测和运算放大电路：
用小阻值的电阻采集电机电流，然后用运算放大器进行了两次反向放大。
以前的-12V电源电路：
用电源芯片把输入电压转成了-12V，给运算放大器供电（负电压），以便保证输出电压的精度
MCU控制电路：
根据上面的电路可以看得出，以前留下来的电路，用了4个光耦和四个MOSFET驱动直流有刷电机，还需要电源芯片产生-12V给运算放大器供电，并且用了预算放大器放大电机的电流，电路设计太复杂繁琐，成本也太高了。
现在用MPS新推出不久的MP6615直接代替掉了。并且MP6615内部集成了电流运算放大功能，所以运放和-12V电源电路都不需要了。
用MP6615代替H桥和运算放大器的电路：
从下面MP6615的电路看得出，设计简单、元器件少、成本低还不占电路板的尺寸
接下来聊一下MPS公司的这个电机驱动芯片：MP6615
MP6615 是一个H桥直流电机驱动芯片，集成了MOSFET 组成的全桥电路，另外还集成了预驱动器、栅极驱动器电源和电流采样放大器。
MP6615 的MOSFET导通阻抗只有11mΩ ，可提供高达 8A 的连续输出电流并且芯片采用内部电荷泵为上管MOSFET (HS-FET) 生成栅极驱动器电压，而涓流充电电路则维持足够的栅极驱动器电压，以支持 100% 占空比运行。
通过上面的参数粗略的计算一下：
在这个手持式吸尘器产品工作时，电机的工作电流最大是3A，MP6615的导通阻抗是11mΩ。那么MP6615的功耗最大是：P=IIR=330.011*2=0.198W，乘以2是因为电机导通时MP6615内部有两个MOSFET导通。通过计算功耗就可以看出，低导通阻抗是MP6615的优势之一，0.2W的功耗，电路板通过铜箔和热过孔就可以满足散热要求。
MP6615还具有安全保护功能，包括过温关断保护、欠压锁定 (UVLO)保护和过流保护 (OCP)。并且MP6615 采用 TQFN-26 (6mmx6mm) 封装，节省电路板的尺寸。
下面是MP6615的应用电路，看起来电路设计非常简单
下面是MP6615的芯片内部架构，根据功能电路单元的划分，可以清楚的了解芯片的集成电路功能
设计中的散热处理：
MP6615驱动电路在PCB设计时，需要多铺铜箔散热，并且多用过孔将热量导到电路板的另一面进行散热。
设计中的信号干扰处理：
MP6615驱动电路中CP1和CP2之间的电容C4（参考上图自己设计的电路）是给芯片内部charge pump电路的外接电容，这个电容要离MP6615近一点，否则会有振铃产生。
VIN和VCP之间的电容C4（参考上图自己设计的电路）是bootstrap电容，这个电容也需要离MP6615近一点，可以避免电容跟电路板的电感造成信号振荡。
手持式吸尘器电机驱动电路设计升级后，电路板的尺寸和成本都比之前降低了，单片机没有更改，只是软件稍微调整了一下，样品经过测试后，产品性能非常好。