1、yinshusheng維晉資訊 數(shù)字簽名人 yinshusheng DN： cn=yinshusheng 日期：2006.05.10 08:59:23 +08'00'-3呂-血卄&見擇禪2003年第&期 2003年&月新特刪件應(yīng)用無刷直淤電機(jī)拉制器MC33O35韻凍緩覆惑用畫床執(zhí)誠醫(yī)療儀壽有限盍任公司潘建The Principle and Application of Blushless Direct Motor Controller MC33035Pan Jian摘K: MC3TO5是類國安淼美益司開發(fā)的高性能第二代單片無刷直流電機(jī)拉制器，它包含開環(huán)三

2、相 戰(zhàn)四相電機(jī)挫制所壽的全部有效功能口該器杵由其有良好整流序列的轉(zhuǎn)子位廈譯碼器、可提供傳 感君功車的溫度補(bǔ)償參考、頻率可編穫的讎齒波振蕩黔、丸全可訪問的諼菱放大線以及三個非常適 用于駆動大期舉MQSFET的無電流推挽底部軋動器組成，因而是一科功能齊全的電機(jī)技制券。文中 介紹了 MC33035的特點(diǎn)對縫和工作原理蛤出了由它組成的三相六步金波電機(jī)挫制和H型電機(jī)有 劇捷喇等兩種電機(jī)控制電路。關(guān)It字：無刷* 直沆電機(jī)* 擔(dān)制；MC33G35分類號:TP273文Itt標(biāo)識碼汨文章編號：1006-6977( 2003)08 0038-(H1概述MC33Q35無刷直流電機(jī)控制器采用雙極性模擬 工藝制造*可

3、在任何惡劣的工業(yè)環(huán)境條件下保證高 品質(zhì)和高穩(wěn)定性。諫控制器內(nèi)含可用于正確整流時 序的轉(zhuǎn)子位置譯碼器，以及可對傳感器的溫度進(jìn)行 補(bǔ)償?shù)膮⒖茧娖剑瑫r它還具有一個頻率可編程的 鋸齒波振蕩器、一個誤差信號放大器、一個脈沖調(diào)制 器比較器、三個集電極開路頂端驅(qū)動輸岀和三亍非 常適用于驅(qū)動功率場效應(yīng)管(MOSFKT)的大電流圖 9柱式底部輸出器。此外,MC33O35還有欠壓鎖定功 能，同時帶有可選時間延遲鎖存關(guān)斷模式的逐周限 流特性以及內(nèi)部煤關(guān)斷等特性©其典型的電機(jī)控制 功能包姑開環(huán)速度、正向或反向、以及運(yùn)行使能等。2 管腳排列及功能定義MC33035的管腳排列如圖I所示.各引腳功能 定義見表U

4、3 工作原理MC33O35的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。MC33O35內(nèi)部的轉(zhuǎn)子位置譯碼器主要用于監(jiān)控 三亍傳感器輸人，以便系統(tǒng)能夠正確提供髙端和低 舉驅(qū)動輸人的正確時序°傳感器輸人可宜接與集電 極開路型霍爾效應(yīng)幵關(guān)或者光電耦合器相連接。此 外蘆電路還內(nèi)含上拉電阻”其輸人與門限典型值為2.2V的TIL電平恭容。用MC33Q35系列產(chǎn)品控制的 三相電機(jī)可在雖常見的四種傳感器相位下工作 MC33O35所提供的60°/ 12tT選擇可使MC33O35很方 便地控制具有或300°的傳感器相位電 機(jī)。其三個傳感器輸入有八種可能的輸人編碼組 合,其中六種是有效的轉(zhuǎn)子位置”另外兩種

5、編碼組合 無效通過六個有效輸人編碼可使譯碼器在使用抄 電氣相位的窗口內(nèi)分辨出電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置。表2所 列是其真值表*MC33O35直流無刷電機(jī)控制器的正向/反向輸 出可通過詡轉(zhuǎn)定子繞組上的電壓來改變電機(jī)轉(zhuǎn)向。 當(dāng)輸人狀態(tài)改變時，指定的傳感器輸人編碼將從高 電平變?yōu)榈碗娖健睆亩淖冋鲿r序，以使電機(jī)改變 旋轉(zhuǎn)方向。電機(jī)通滴控制可由輸出使能來實(shí)現(xiàn)，蛍該管腳 開路時，連接到正電源的內(nèi)置上拉電阻將會啟動頂RTAT Pud/Rcv1SA一 SBSCOutpul Enable Reference Output Current Sense, NonlnverKg. Jjjgt NoninvEr 11；賈、np

6、uf 1 rror Mip Inveting Inputi242133n421520619718K17916101511141213MG33O35燈Brake"度門汕度aelectABBBCfiVCYTCNDCurrent SenseInver11ng Input Fault Output °Ut/圖I MC33O35的管腳排列圖維晉資訊 無刷立流電機(jī)控制器MC330站的原理及應(yīng)用-対-* 1MC33O35的詩誨功雜定義管與編號符號功能定義l*2t24BT,AT,CT三牛集電極開路頊靖驅(qū)動輸出用于驅(qū)動外部上端功率開關(guān)晶體管3Fwd/Rev正向/反向輸入.用于改變電機(jī)轉(zhuǎn)向4.

7、5,6SA,SB,SC三個傳感器輸人.用于控制整流序列7Output Eruth"輸出使能.高電平有效，諫腳高電平時，可使電機(jī)轉(zhuǎn)動。8Reference Output此輸出為振蕩S#定時電容Ct提供充電電簿并為溟差放大器提供參希電壓也 可凰向傳感器提供電源一9Current Senw NoninvertiiriR Input電流檢測同向輸入。在一個給建的振蕩掘周期中，一個相對于曾腳15為 lOOmV的信號可中止輸出開關(guān)導(dǎo)通°通常此管腳連接到電流檢測的上端10Oacillaitor振蕩器引腳.振蕩頻率由定時元杵Rt和Ct所選擇的參數(shù)值決定11Error AmpNonin ve

8、rt in窖 Input誤差信號放大器同向輸入。通常連接到速度設(shè)電位器上12Error Amp Invertin« Input溟差值號放大券反向輸入口在開環(huán)應(yīng)用1#況下此輸人通常連接到溟差放大器 卜輸出端13Error Amp Out/PWM Input溟差放大器輸出/PWM輸人。在閉環(huán)應(yīng)用情況下.此管腳用作補(bǔ)償14Fault Output故障輸出嘲”當(dāng)下列的任一或塞個條件滿足時，集電槌幵路輸出螺被觸發(fā)而變 為低:無效的傳感鑒輸人碼.電濂檢蘭境過lOOmV.低電壓鎖定或熱關(guān)斷15Currait SeriM Inverting Input電流檢測反向輸人端.用于給內(nèi)部lOOmV電壓提供

9、參考地，該管Wififf連接到電旅檢隔電阻的底端16Gctd該管JW用于為控制電路提供一個分離的接地點(diǎn)，并可以作為舞考返回到電源地17Vce正電源。¥ee在10V-30V的范圍內(nèi).控制器均可正常工作18Vc底部觀動輸出的高端電壓是由諫管腳提供的它的工作范圍從10V30V19,20,21ChfBb這三于圖臉柱式底部密動輸出被設(shè)計(jì)用于直接呃動外部底部功率開關(guān)晶體管2260叨妙$«1&1此管胸的電氣扶態(tài)可決宦蜉制電路是工作在 砂（離電平狀態(tài)）還是12<Z低電 平狀態(tài)）的傳感歸電氣相位輸人狀態(tài)下23Brake輸出使能“該管腳為低時允許馬達(dá)運(yùn)行，為高時馬達(dá)運(yùn)行停止<

10、;2三相六歩換向wxna輸人出SA60度SBscSA度SBsc正向/反向使能電tft 檢測AT頂部嘔動BTCTAB底部擊動 BBCB1001001100110011101101101010011110I0)101Q11000110I110 1110100000011101J001000010111001101010000010110100110I10010110°1D111010000)L01001101000110010010010101D1001000101r o1010110Q101111XXX11000010000XXX111000VVVVVVX0X111000VVVVVVX

11、1X11i000表中用表樂六于有舉傳感器或疆動紐合中的一個# X表示無關(guān);輸人遷輯0耀義為塵壬®3m譏遷輯1掬大于llSruY維晉資訊 -40-農(nóng)爾卄電孑孔器禪2003年第R期 2003年8月- _X_ r_i_;5 轉(zhuǎn)子181?久壓鎖定參楷電壓 艸節(jié)思 =5=- 謨差放大器I熱關(guān)新PWMKFDk42部動出底報輸§電流檢艇輪人Current Sense Reference輸出債沖維晉資訊 維晉資訊 圖2 MC33Q35的內(nèi)部結(jié)構(gòu)樁肉維晉資訊 部和底部驅(qū)動輸出時序。而當(dāng)該腳接地時頂端驅(qū) 動輸出將關(guān)閉'并將底部馳動強(qiáng)制為低，從而使電動 機(jī)停轉(zhuǎn)。MC33035中的誤差放大

12、器、振蕩器、脈沖寬度調(diào) 制、電流限制電路、片內(nèi)電壓參考、欠壓鎖定電路、馳 動輸岀電路以及熱關(guān)斯零皚路的工作原理及操件方 法與其它同類芯片的方法基本類似,這里不再贅述。4 實(shí)際控制電路4J 三相六步電機(jī)控制電路圖3所示的三相應(yīng)用電路是具有全波六步驅(qū)動 的一個開環(huán)電機(jī)控制器的電路連接圖其中的功率 開關(guān)三極管為達(dá)林頓PNF型*下部的功率開關(guān)三極 管為N溝道功率MOSm.由于每個器件均含有一 個寄生抵位二扱管*因而可以將定子電感能蜀返回 到電源。其輸出能驅(qū)動三角型連接或星型連接的定 子，如呆使用分離電源，也能驅(qū)動中線接地的Y型 連接口在在意給定的轉(zhuǎn)子位置，圖孑所示的電路中都 僅有一個頂部和底部功率開爻

13、（屬于不同的圖騰柱） 右效。因此，通過合理配置可使定子繞組的兩端從 電源切換到地，井可使電流為雙向或全波°由于舸 沿尖蜂通常在電流波形中出現(xiàn)，并會導(dǎo)致限流錯 課疊因此可通過在電謊檢測輸人處串聯(lián)一個RC濾 波器來抑制尖峰。同時弘采用低感型電阻也有助 于減小尖的4.2有刷電機(jī)控制電路雖然MC33035是專為控制無劇直流電機(jī)而設(shè) 汁的，但它也可以用來控制直流有刷型電機(jī)圖4所 示就是一個使用MC33O35來控制直流有刷型電機(jī)維晉資訊 維晉資訊 維晉資訊 無阿直流電機(jī)控制姜 理3肖耳的原翠及應(yīng)用維晉資訊 最少的器件來控制一個有刷電 機(jī)。該控制的關(guān)鍵在于:要將輸 入傳感器編碼為100,同時*在

14、控制器止向/反向管腳為邏輯 電平1時，還應(yīng)產(chǎn)生一個頂部到 左Q1和底部到右Q3的驅(qū)動信 號而當(dāng)正向/反向管腳的邏輯 電平為0時，則應(yīng)產(chǎn)生頂部到右 Q4和底部到左Q2的驅(qū)動。該編 碼可以保證H型驅(qū)動冋時滿足 方向和速度控制的要求。該控 制器可在大約25kHz的脈寬調(diào) 制頻率下正常工作戶電機(jī)速度 的控制可通過調(diào)節(jié)誤差放大器 同相輸入端的電壓來實(shí)現(xiàn)。而 電機(jī)電流的逐周限流則可由檢 測H型電橋電機(jī)電流并通過電 阻Rs到地之間所產(chǎn)生的電壓 (100mV門限來實(shí)現(xiàn)。由于利 用過流檢測電路可改變電機(jī)轉(zhuǎn)維晉資訊 圖3三相六步全波電機(jī)控制電路 的典型應(yīng)用電路實(shí)例。圖4中，M133O35通過驅(qū)動一個H型電橋可用向，因此，在工作中，使用疋常 的正向/反向切換不需要在變向前完全停止。4.3布線注意事項(xiàng)維晉資訊 在布線時不要在繞接或插 人式樣機(jī)板上構(gòu)建任何電機(jī)控 制電路，采用高頻印制電路布線 技術(shù)對防止脈沖抖動極為重 要。通常由于