一種馬達驅動器的使用
發布時間:2007/8/24 0:00:00 訪問次數:497
隨著集成電路制造技術的發展,集成功率放大器的性能不斷提高。當前,出現了許多用于中小型直流電機及步進電機驅動的性能優良的集成電路產品。對于中小型直流電機及步進電機控制電路的設計人員來說,選用性能參數都比較合適的集成功率放大器,與采用分立元件設計的功放電路相比,不但能減小功放電路的體積,提高功放電路的整體性能;而且由于集成功放中設計了多種多樣的保護電路,從而可以減少系統發生故障的可能性,提高電路的可靠性。例如,美國國家半導體公司National Semiconductou Inc.)推出的DMOS全橋電機驅動器LMD18245,只需外接兩個電阻和兩個電容,即可實現電機的全橋驅動、數字電流控制、過流保護、過熱保護、欠壓保護、防止對管直通等功能,充分體現了集成功放電路外圍電路簡單、性能穩定可靠、控制功能全面的特點。
LMD18245是為中小型直流電機及兩相步進電機設計的功率放大集成電路。NS公司在該種芯片的制造過程中應用了多種技術以達到在單個芯片上同時集成雙極性邏輯電路、CMOS邏輯電路以及DMOS功率開關電路的目的,從而使芯片內部不僅包含了DMOS開關功率放大電路,還包含了直流電機和步進電機驅動及控制所需的所有電路模塊,如四位D/A轉換器、電機電流傳感放大器、比較器、單穩電路、輸入及控制邏輯、過流保護、欠壓保護、過熱保護等。在負載電流的測量上,針對在電機回路中串入傳感電阻測量電機電流,將導致較大功率損耗的缺陷,NS公司采用了一種基本上無功率損耗的新型電流傳感技術,使低成本下的無功率損耗電流測量成為可能。由于采用了固定切斷時間的斬波放大器(Fixed Off-time Chopper)及內置四位D/A轉換器,該芯片可以很容易完成電機電流的數字控制,實現步進電機的微步驅動。另外,LMD18245中的全DMOS H-橋功率開關低導通電阻特性,使其具有很高的功放效率。
1.主要性能參數及引腳定義
1.1 LMD18245的主要性能參數
· 工作溫度范圍: -40℃~+125℃
· 電機電源電壓范圍:+12V~+55V
· 最大邏輯電壓:+12V
· 最大輸出持續電流:3A
· 最大輸出峰值電流:6A
· 最小輸入脈沖寬度:2μs
· 電流傳感器最大線性誤差(0.5A~3A):±9%
1.2 LMD18245引腳定義
LMD18245采用15腳TO-220封裝,引腳排列如圖1所示。各引腳功能如下:
· OUT 1,OUT2: DMOS H-橋功放輸出 接負載電機。
· COMP OUT: 比較器輸出。當電流傳感器引腳CS OUT的電壓超過D/A轉換器給定電壓時,比較器翻轉,觸發單穩電路工作,切斷電機供電電路。
· RC: 單穩電路時間參數引腳。在該引腳與地之間連接一并聯RC網絡,可以將單穩脈沖的寬度設置為1.1RC秒。
· PGND: 電機電源地。
· M4,M3,M2,M1: D/A轉換器的二進制數字輸入,其中M4為最高位。
· Vcc: 電機電源端。
· BRAKE:急停引腳。當該引腳為邏輯高電平輸入時,H-橋的兩個輸入開關迅速將負載短路,從而使負載電流迅速衰減到零,達到″緊急剎車″的 效果。其真值表見表1。
· DIRECTION 方向邏輯輸入引腳,邏輯電平與負載方向的關系見表1。
· SGND: 邏輯電源地。
· CS OUT: 電流傳感放大器輸出,電流傳感器的典型值為每安培負載電流輸出250 μA。
· DAC REF: D/A轉換器參考電壓輸入,D/A轉換器的輸出電壓為。
2 工作原理
2.1 LMD18245的工作過程
LMD18245的內部功能框圖如圖2所示其控制方式采用固定關斷時間斬波放大(Fixed Off-time Chooper) 技術,工作過程如下:
上電后,在BRAKE信號無效,且保護邏輯無輸出的情況下 電機按DIRECTION信號的方向轉動電流傳感放大器采樣電機電樞電流,經13腳的RC網絡轉換為電壓值,與D/A轉換輸出的預定閥值相比較。如果當前的電流使轉換的電壓值小于閥值則控制H-橋輸入開關(Source Switch:S1或S2)及對角的輸出開關(Sink Switch:S4或S3)保持導通電源電壓全部加在負載上使負載電流通過電源→S1→負載→S4→地或電源→S2→負載→S3→地的回路圖3a及圖3b
隨著集成電路制造技術的發展,集成功率放大器的性能不斷提高。當前,出現了許多用于中小型直流電機及步進電機驅動的性能優良的集成電路產品。對于中小型直流電機及步進電機控制電路的設計人員來說,選用性能參數都比較合適的集成功率放大器,與采用分立元件設計的功放電路相比,不但能減小功放電路的體積,提高功放電路的整體性能;而且由于集成功放中設計了多種多樣的保護電路,從而可以減少系統發生故障的可能性,提高電路的可靠性。例如,美國國家半導體公司National Semiconductou Inc.)推出的DMOS全橋電機驅動器LMD18245,只需外接兩個電阻和兩個電容,即可實現電機的全橋驅動、數字電流控制、過流保護、過熱保護、欠壓保護、防止對管直通等功能,充分體現了集成功放電路外圍電路簡單、性能穩定可靠、控制功能全面的特點。
LMD18245是為中小型直流電機及兩相步進電機設計的功率放大集成電路。NS公司在該種芯片的制造過程中應用了多種技術以達到在單個芯片上同時集成雙極性邏輯電路、CMOS邏輯電路以及DMOS功率開關電路的目的,從而使芯片內部不僅包含了DMOS開關功率放大電路,還包含了直流電機和步進電機驅動及控制所需的所有電路模塊,如四位D/A轉換器、電機電流傳感放大器、比較器、單穩電路、輸入及控制邏輯、過流保護、欠壓保護、過熱保護等。在負載電流的測量上,針對在電機回路中串入傳感電阻測量電機電流,將導致較大功率損耗的缺陷,NS公司采用了一種基本上無功率損耗的新型電流傳感技術,使低成本下的無功率損耗電流測量成為可能。由于采用了固定切斷時間的斬波放大器(Fixed Off-time Chopper)及內置四位D/A轉換器,該芯片可以很容易完成電機電流的數字控制,實現步進電機的微步驅動。另外,LMD18245中的全DMOS H-橋功率開關低導通電阻特性,使其具有很高的功放效率。
1.主要性能參數及引腳定義
1.1 LMD18245的主要性能參數
· 工作溫度范圍: -40℃~+125℃
· 電機電源電壓范圍:+12V~+55V
· 最大邏輯電壓:+12V
· 最大輸出持續電流:3A
· 最大輸出峰值電流:6A
· 最小輸入脈沖寬度:2μs
· 電流傳感器最大線性誤差(0.5A~3A):±9%
1.2 LMD18245引腳定義
LMD18245采用15腳TO-220封裝,引腳排列如圖1所示。各引腳功能如下:
· OUT 1,OUT2: DMOS H-橋功放輸出 接負載電機。
· COMP OUT: 比較器輸出。當電流傳感器引腳CS OUT的電壓超過D/A轉換器給定電壓時,比較器翻轉,觸發單穩電路工作,切斷電機供電電路。
· RC: 單穩電路時間參數引腳。在該引腳與地之間連接一并聯RC網絡,可以將單穩脈沖的寬度設置為1.1RC秒。
· PGND: 電機電源地。
· M4,M3,M2,M1: D/A轉換器的二進制數字輸入,其中M4為最高位。
· Vcc: 電機電源端。
· BRAKE:急停引腳。當該引腳為邏輯高電平輸入時,H-橋的兩個輸入開關迅速將負載短路,從而使負載電流迅速衰減到零,達到″緊急剎車″的 效果。其真值表見表1。
· DIRECTION 方向邏輯輸入引腳,邏輯電平與負載方向的關系見表1。
· SGND: 邏輯電源地。
· CS OUT: 電流傳感放大器輸出,電流傳感器的典型值為每安培負載電流輸出250 μA。
· DAC REF: D/A轉換器參考電壓輸入,D/A轉換器的輸出電壓為。
2 工作原理
2.1 LMD18245的工作過程
LMD18245的內部功能框圖如圖2所示其控制方式采用固定關斷時間斬波放大(Fixed Off-time Chooper) 技術,工作過程如下:
上電后,在BRAKE信號無效,且保護邏輯無輸出的情況下 電機按DIRECTION信號的方向轉動電流傳感放大器采樣電機電樞電流,經13腳的RC網絡轉換為電壓值,與D/A轉換輸出的預定閥值相比較。如果當前的電流使轉換的電壓值小于閥值則控制H-橋輸入開關(Source Switch:S1或S2)及對角的輸出開關(Sink Switch:S4或S3)保持導通電源電壓全部加在負載上使負載電流通過電源→S1→負載→S4→地或電源→S2→負載→S3→地的回路圖3a及圖3b