无刷直流电机控制器MC33035的原理及应用
入编码将从高电平变为低电平,从而改变整流时序,以使电机改变旋转方向。
电机通/断控制可由输出使能来实现,当该管脚开路时,连接到正电源的内置上拉电阻将会启动顶部和底部驱动输出时序。而当该脚接地时,顶端驱动输出将关闭,并将底部驱动强制为低,从而使电动机停转。
MC33035中的误差放大器、振荡器、脉冲宽度调制、电流限制电路、片内电压参考、欠压锁定电路、驱动输出电路以及热关断等电路的工作原理及操作方法与其它同类芯片的方法基本类似,这里不多述。
图3三相六步全波电机控制电路
4实际控制电路
4.1三相六步电机控制电路
图3所示的三相应用电路是具有全波六步驱动的一个开环电机控制器的电路连接图。其中的功率开关三极管为达林顿PNP型,下部的功率开关三极管为N沟道功率MOSFET。由于每个器件均含有一个寄生箝位二极管,因而可以将定子电感能量返回的电源。其输出能驱动三角型连接或星型连接的定子,如果使用分离电源,也能驱动中线接地的Y型连接。
在任意给定的转子位置,图3所示的电路中都仅有一个顶部和底部功率开关(属于不同的图腾柱)有效。因此,通过合理配置可使定子绕组的两端从电源切换到地,并可使电流为双向或全波。由于前沿尖峰通常在电流波形中出现,并会导致限流错误。因此,可通过在电流检测输入处串联一个RC滤波器来抑制类峰。同时,Rs采用低感型电阻也有助于减小尖峰。
4.2有刷电机控制电路
虽然MC33035是专为控制无刷直流电机而设计的,但它也可以用来控制直流有刷型电机。图4所示就是一个使用MC33035来控制直流有刷型电机的典型应用电路实例。
图4中,MC33035通过驱动一个H型电四桥可用最少的器件来控制一个有刷电机。该控制的关键在于:要将输入传感器编码为100,同时,在控制器正向/反向管脚为逻辑电平1时,还应产生一个顶部到左Q1和底部到右Q3的驱动信号,而当正向/反向管脚的逻辑电平为时,则应产生顶部到右Q4和底部到左Q2的驱动。该编码可以保证H型驱动同时满足方向和速度控制的要求。该控制器可在大约25kHz的脉宽调制频率下正常工作。电机速度的控制可通过调节误差放大器同相输入端的电压来输入。而电机电流的逐周限流则可由检测H型电桥电机电流并通过电阻Rs到地之间所产生的电压(100mV门限)来实现。由于利用过流检测电路可改变电机转向,因此,在工作时,使用正常的正向/反向切换不需要在变向前完全停止。
图4H型电机有刷型控制器电路
4.3布线注意事项
在布线时,不要在绕接或插入式样机板上构建任何电机控制电路,采用高频印制电路布线对防止脉冲抖动极为重要。通常由于在电流检测传感器或误差信号放大器输入端有过量噪声。因此,印制电路布局应该具有一个小电流信号和高驱动输出缓冲地的接地面,并应通过分开的通路返回到电源输入滤波器电容上。在VCC、Vref和误差放大器同向输入端,是否需要在靠近集成电路的地方接一个瓷介电容(0.01μF),可视电路布局而定。但所有的大电流回路都应尽可能短,并应尽量使用粗铜线走线以降低EMI辐射。
《无刷直流电机控制器MC33035的原理及应用(第2页)》
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电机通/断控制可由输出使能来实现,当该管脚开路时,连接到正电源的内置上拉电阻将会启动顶部和底部驱动输出时序。而当该脚接地时,顶端驱动输出将关闭,并将底部驱动强制为低,从而使电动机停转。
MC33035中的误差放大器、振荡器、脉冲宽度调制、电流限制电路、片内电压参考、欠压锁定电路、驱动输出电路以及热关断等电路的工作原理及操作方法与其它同类芯片的方法基本类似,这里不多述。
图3三相六步全波电机控制电路
4实际控制电路
4.1三相六步电机控制电路
图3所示的三相应用电路是具有全波六步驱动的一个开环电机控制器的电路连接图。其中的功率开关三极管为达林顿PNP型,下部的功率开关三极管为N沟道功率MOSFET。由于每个器件均含有一个寄生箝位二极管,因而可以将定子电感能量返回的电源。其输出能驱动三角型连接或星型连接的定子,如果使用分离电源,也能驱动中线接地的Y型连接。
在任意给定的转子位置,图3所示的电路中都仅有一个顶部和底部功率开关(属于不同的图腾柱)有效。因此,通过合理配置可使定子绕组的两端从电源切换到地,并可使电流为双向或全波。由于前沿尖峰通常在电流波形中出现,并会导致限流错误。因此,可通过在电流检测输入处串联一个RC滤波器来抑制类峰。同时,Rs采用低感型电阻也有助于减小尖峰。
4.2有刷电机控制电路
虽然MC33035是专为控制无刷直流电机而设计的,但它也可以用来控制直流有刷型电机。图4所示就是一个使用MC33035来控制直流有刷型电机的典型应用电路实例。
图4中,MC33035通过驱动一个H型电四桥可用最少的器件来控制一个有刷电机。该控制的关键在于:要将输入传感器编码为100,同时,在控制器正向/反向管脚为逻辑电平1时,还应产生一个顶部到左Q1和底部到右Q3的驱动信号,而当正向/反向管脚的逻辑电平为时,则应产生顶部到右Q4和底部到左Q2的驱动。该编码可以保证H型驱动同时满足方向和速度控制的要求。该控制器可在大约25kHz的脉宽调制频率下正常工作。电机速度的控制可通过调节误差放大器同相输入端的电压来输入。而电机电流的逐周限流则可由检测H型电桥电机电流并通过电阻Rs到地之间所产生的电压(100mV门限)来实现。由于利用过流检测电路可改变电机转向,因此,在工作时,使用正常的正向/反向切换不需要在变向前完全停止。
图4H型电机有刷型控制器电路
4.3布线注意事项
在布线时,不要在绕接或插入式样机板上构建任何电机控制电路,采用高频印制电路布线对防止脉冲抖动极为重要。通常由于在电流检测传感器或误差信号放大器输入端有过量噪声。因此,印制电路布局应该具有一个小电流信号和高驱动输出缓冲地的接地面,并应通过分开的通路返回到电源输入滤波器电容上。在VCC、Vref和误差放大器同向输入端,是否需要在靠近集成电路的地方接一个瓷介电容(0.01μF),可视电路布局而定。但所有的大电流回路都应尽可能短,并应尽量使用粗铜线走线以降低EMI辐射。
《无刷直流电机控制器MC33035的原理及应用(第2页)》