Arduino BTS7960

Отличный выбор! BTS7960 — это популярный и мощный драйвер двигателей постоянного тока (Н-мост) для Arduino и других микроконтроллеров. Ниже представлено подробное описание.

Краткое описание

BTS7960 — это не отдельный чип, а готовый модуль (драйвер), построенный на основе двух силовых микросхем Infineon BTS7960B (или аналогов). Он представляет собой полноценный Н-мост, способный управлять одним мощным двигателем постоянного тока (или другой нагрузкой) в двух направлениях с использованием ШИМ (PWM). Модуль часто называют "BTS7960 43A" по пиковому току, но реальные рабочие токи ниже.

Основное назначение: Управление мощными двигателями (12V, 24V), сервоприводами, соленоидами от слабых сигналов Arduino.

Технические характеристики модуля

• Управляющее напряжение (логика): 5V (совместимо с Arduino, Raspberry Pi). Модуль имеет встроенный стабилизатор.
• Напряжение питания двигателя (VS): 6V - 27V (рекомендуется до 24V). Типично используют 12V.
• Номинальный непрерывный ток (на канал): ~15A - 20A (зависит от качества сборки и охлаждения).
• Пиковый ток (кратковременно, несколько секунд): до 43A (заявлено производителем чипа).
• Максимальная выходная мощность: ~250W - 350W (при 24V и 15A).
• Частота ШИМ (PWM): До 25 кГц. Может работать на стандартных частотах Arduino (490 Гц, 980 Гц), но для снижения шума и нагревa рекомендуется использовать ~10-20 кГц.
• Падение напряжения (включенное состояние): ~0.02V (очень низкое, что снижает нагрев).
• Защиты (реализованы на уровне чипов BTS7960B):
  • Защита от перегрева (Thermal Shutdown).
  • Защита от перегрузки по току (Current Limiting).
  • Защита от короткого замыкания.
  • Защита от перенапряжения.
  • Защита от пониженного напряжения (UVLO).
• Управление: Два сигнала для направления (INH, INL) и один сигнал ШИМ (PWM) на каждую половину моста. На модуле часто реализована упрощенная логика: два входа (RPWM, LPWM) для управления направлением и скоростью.
• Ключевые особенности модуля:
  • Два светодиода-индикатора питания и неисправности (FAULT).
  • Радиатор (часто алюминиевый) для отвода тепла.
  • Клеммы для подключения питания и двигателя.
  • Контакты для подключения к контроллеру.

Парт-номера и совместимые модели

1. Ключевые компоненты на плате (Part Numbers):

• Основная силовая ИС: Infineon BTS7960B (или BTS7960). Это "сердце" драйвера. Иногда используют аналоги.
• Стабилизатор напряжения 5V: Обычно LM317 или 78M05.
• Оптодекуплеры (оптроны): Для гальванической развязки сигналов управления (есть не на всех модулях). Часто TLP521 или аналоги.

2. Совместимые и аналогичные модули:

Модули часто продаются под разными названиями, но имеют идентичную или очень похожую конструкцию:

• BTS7960 Motor Driver 43A (наиболее распространенное название).
• BTS7960 43A High Power H-Bridge Driver Module.
• MD10 / MD30: Усовершенствованные версии от производителя Cytron. MD10 (10A) и MD30 (30A) используют аналогичную концепцию, но лучше спроектированы (с защитой, индикацией) и часто рекомендуются как более надежные.
• DRV8871 / DRV8833 / L298N / L293D: Это другие драйверы, которые могут решать схожие задачи, но с другими параметрами.
  • L298N — классический, но менее эффективный (больше нагрев) и на меньший ток (~2A на мост).
  • DRV8871 — современный драйвер от TI, проще в подключении (два сигнала), но на меньший ток (~3.5A).

3. Полные аналоги чипа BTS7960B (для самостоятельной сборки):

• Infineon BTN7960 / BTN7970 / BTN8982 — более новые и мощные версии от того же производителя.
• VNH2SP30 / VNH3SP30 (от STMicroelectronics) — популярные аналоги в автомобильной индустрии.

Важные замечания по применению с Arduino

1. Охлаждение: При токах свыше 5-7А обязателен дополнительный радиатор и/или активное охлаждение (вентилятор). Без этого модуль быстро перегреется и отключится.
2. Блок питания: Используйте мощный и стабилизированный блок питания для двигателя. Токи большие, поэтому провода должны быть толстыми, а соединения — качественными.
3. Помехи: При работе с мощной нагрузкой возникают помехи. Обязательно:
   • Установите конденсаторы большой емкости (470-1000 мкФ, 35V) между плюсом и минусом питания двигателя близко к клеммам модуля.
   • Используйте отдельные источники питания для Arduino и для двигателя, соединяя их "земли" (GND).
4. Подключение: Внимательно изучите распиновку конкретного модуля. Чаще всего используются два варианта:
   • Режим 2 пина: RPWM (ШИМ для вращения вправо), LPWM (ШИМ для вращения влево), EN (разрешение работы).
   • Режим 3 пина: IN (направление), PWM (скорость) для каждого канала (HIGH/LOW стороны моста).

Пример подключения (в режиме 2 пина) к Arduino:

• RPWM -> Цифровой ШИМ-пин Arduino (например, D5)
• LPWM -> Цифровой ШИМ-пин Arduino (например, D6)
• VCC -> 5V Arduino
• GND -> GND Arduino
• Motor Power+ -> + от мощного БП (12V)
• Motor Power- -> - от мощного БП (12V)
• Motor Out A и B -> к выводам двигателя.

Вывод

Модуль BTS7960 — это отличное решение для проектов Arduino, где требуется управлять мощными двигателями (роботы, электромобили, подъемные механизмы). Его ключевые преимущества — высокий рабочий ток, встроенные защиты и относительно простая схема управления. Главное — обеспечить качественное питание и эффективный теплоотвод. Для менее мощных проектов можно рассмотреть более простые и дешевые аналоги (L298N, DRV8871).