1、EC302（無(wú)刷直流電機(jī)控制芯片）相關(guān)資料應(yīng)用場(chǎng)合EC302是專門用來(lái)驅(qū)動(dòng)帶霍爾傳感器的三相無(wú)刷直流電機(jī)進(jìn)行運(yùn)作的芯片。其主要功能是驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)（包括正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)），調(diào)制電機(jī)轉(zhuǎn)速，并提供一些保護(hù)功能。EC302的應(yīng)用局限于以下場(chǎng)合：1局限于驅(qū)動(dòng)帶120霍爾傳感器的三相無(wú)刷直流電機(jī)。對(duì)于不帶霍爾傳感器的電機(jī)，帶60霍爾傳感器的電機(jī)或非三相的無(wú)刷直流電機(jī)則不適用。三相霍爾真值表為：i）FR=O（正轉(zhuǎn)）IN1IN2IN3UHVHWHULVLWLHP110101010012100001100031100010101401010001005011100001160010100010700000000008

2、1110000001ii）FR=1（反轉(zhuǎn)）IN1IN2IN3UHVHWHULVLWLHP1101100010121001000010311001000114010010100050110011001600100101007000000000081110000001說(shuō)明：IN1,IN2,IN3是三個(gè)霍爾輸入信號(hào)；UH,VH,WH是三個(gè)上橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)；UL，VL,WL是三個(gè)下橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)；HP是霍爾三相合成輸出端，一般不用。IN1,IN2,IN3：1表示電壓等于V5,0表示0V。UH,VH,WH：1表示電壓等于VB,0表示電壓等于相應(yīng)的UOUT,VOUT或WOUT。UL,VL,WL：1表示電壓等于V1

3、2,0表示0V。HP：由于是集電極開(kāi)路輸出，1表示高阻輸出，0表示0V。局限于中小功率的無(wú)刷直流電機(jī)，額定電壓不超過(guò)45V。設(shè)計(jì)的原始應(yīng)用對(duì)象是電動(dòng)車，一般采用36V的電池。直流無(wú)刷電機(jī)系統(tǒng)介紹在各種伺服電動(dòng)機(jī)中直流電動(dòng)機(jī)的性能最好，它的體積小、效率高、出力大、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、動(dòng)態(tài)性能好、控制方便。因此在高精度、高性能的伺服控制系統(tǒng)中,往往以直流電機(jī)為驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件。一般的有刷直流電機(jī)使用電刷來(lái)達(dá)到換向功能。但是由于存在電接觸部件電刷和換向器，因而造成一系列的致命弱點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，接觸可靠性差，壽命短，換向火花干擾大等。與有刷直流電機(jī)相比，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是用電子換向開(kāi)關(guān)和位置傳感器替代電刷和換向器的一

4、種新型直流電動(dòng)機(jī)。它由控制器、轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)和電機(jī)本體三部分組成，是電子技術(shù)和電機(jī)技術(shù)密切結(jié)合的產(chǎn)物。它具有效率高，調(diào)速范圍寬，啟動(dòng)迅速，機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性好，壽命長(zhǎng)、維護(hù)方便、可靠性高，噪音低、無(wú)換向火花和無(wú)線電干擾等特點(diǎn)。但無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的工作有賴于外界的控制，包括正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)速控制等。EC302就起了這種控制作用。無(wú)刷直流電機(jī)由于其性能優(yōu)越，近來(lái)已得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的原理簡(jiǎn)圖如下圖所示：速度指食V.：f/v丿T1T6是3對(duì)外接功率MOS管，用來(lái)提供驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電流。通過(guò)控制這6個(gè)MOS管的柵極，使得在任何時(shí)刻，T1，T3,T5這3個(gè)上橋驅(qū)動(dòng)管只有1個(gè)導(dǎo)通，T2,T

5、4,T6這3個(gè)下橋驅(qū)動(dòng)管只有1個(gè)導(dǎo)通。這樣，通過(guò)切換6個(gè)驅(qū)動(dòng)管中的2個(gè)導(dǎo)通管來(lái)控制電機(jī)的3個(gè)線圈里的電流通路和方向，電機(jī)就被驅(qū)動(dòng)著運(yùn)轉(zhuǎn)，并可以進(jìn)行正反轉(zhuǎn)的切換。如果用脈寬調(diào)制（PWM）來(lái)控制通過(guò)線圈的平均電流大小，就可以達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。三.EC302特性用于驅(qū)動(dòng)帶120霍爾傳感器的三相無(wú)刷直流電機(jī)。外接電源電壓范圍是15V42V。允許和電機(jī)使用同一組電源。芯片提供5V和12V電壓源，可以作為電機(jī)里霍爾器件的電源。上橋驅(qū)動(dòng)采用內(nèi)部電壓泵，泵電壓值是VCC+12V,最高可達(dá)60V。使得外接功率MOS管可以都采用NMOS。PWM調(diào)速功能。正反轉(zhuǎn)控制功能。提供過(guò)流保護(hù)。提供欠壓保護(hù)。四引腳排列

6、表DIP40封裝TQFP32封裝40VCCRFNCWLVOUTWHNCVI2V5KCLVSCP1VLVOUTVHNCULUOUTUHNCCP2NCNCHPRCFVPOFRINIIN2IN3TOCEIMEIP21KESPIN1CORNER覆巾LfloMHsz巾InoA巾HA-Ed巾moi-FUH-EFRIW1-EIN2-FIN3-bzRES-Eeip-EEIMEBncEFvb3vccBVI23vs丄畐五引腳功能表管腳名輸入/輸出描述GND輸入接地端。RFGND輸入過(guò)流保護(hù)的參考地端。RF輸入過(guò)流保護(hù)端。WL輸出下橋功率FET驅(qū)動(dòng)輸出。VLULWOUT輸入上橋功率FET參考地端。VOUTUOUTW

7、H輸出上橋功率FET驅(qū)動(dòng)輸出。VHUHFR輸入正/反轉(zhuǎn)選擇輸入端。IN1輸入霍爾位置輸入端。IN2IN3RES輸入復(fù)位端。EIP輸入積分放大器正相輸入端。EIM輸入積分放大器反相輸入端。TOC輸出積分放大器輸出端。PWM輸入PWM振蕩頻率設(shè)定輸入端。FV輸出霍爾信號(hào)脈沖輸出。RC輸入單次多脈沖寬度設(shè)定端。HP輸出霍爾信號(hào)3相合成輸出端，集電極開(kāi)路輸出。CP1CP2輸入電壓泵電容連接端。LVS輸入欠壓保護(hù)檢測(cè)端。V5輸出5V參考電壓源。V12輸出12V參考電壓源。VCC輸入電源端。VB輸出電壓泵輸出端。VB和VCC間接六電學(xué)特性絕對(duì)最大額定值(T=25C)項(xiàng)目符號(hào)條件額定值單位電源電壓1VCCm

8、axVCC端42V電源電壓2VBmaxVB端55VRF外加電壓VRFmax4VLVS外加電壓VLVSmax42VIN外加電壓VINmaxIN1,IN2,IN3端V5+0.3VRES外加電壓VRESmaxV5+0.3VTOC外加電壓VTOCmaxV5+0.3VEIP外加電壓VEIPmaxV5+0.3VEIM外加電壓VEIMmaxV5+0.3VRC外加電壓VRCmaxV5+0.3VFV外加電壓VFVmaxV5+0.3VHP外加電壓VHPmax42V電氣特性(T=25C,VCC=36V)項(xiàng)目符號(hào)條件最小標(biāo)準(zhǔn)最大單位5V輸出電壓V5REGIo=5mA4.75.05.3V5V電壓調(diào)節(jié)AV5REG1VCC

9、=1530V50100mV5V負(fù)載調(diào)節(jié)V5REG2Io=5-30mA1030mV12V輸出電壓V12REGIo=5mA11.212.012.8V12V電壓調(diào)節(jié)AV12REG1VCC=1530V120170mV12V負(fù)載調(diào)節(jié)AV12REG2Io=5-30mA1030mV輸出部/條件：UOUT二VOUT二W0UT=18V,VB=36V（外加）輸出H（高）電平電壓1VOH1UL,VL,WL端I0H=-10mAV12-1.2V12-0.8V輸出L（低）電平電壓1VOL1UL,VL,WL端IOL=10mA0.81.2V輸出H（高）電平電壓2VOH2UH,VH,WH端I0H=-5mA34.535.3V輸出

10、L（低）電平電壓2VOL2UH,VH,WH端IOH=5mA18.218.6V積分放大器共模輸入電壓范圍VICM0V5-1.7V輸出H（高）電平電壓VOH(CONT)IT0C=-0.2mAV5-1.1V5-0.8V輸出L（低）電平電壓VOL(CONT)IT0C=0.2mA0.81.1VPWM振蕩器（PWM端）輸出H（高）電平電壓VOH(PWM)3.3V輸出L（低）電平電壓VOL(PWM)1.0V鋸齒波周期TPWMC=270p25us限流電路（RF端）限流電壓VRF85100115mV低電壓保護(hù)電路（LVS端）工作電壓VSDL3.63.84.0V解除電壓VSDH4.14.34.5V復(fù)位電路（RES

11、端）復(fù)位電壓VRESL1.171.271.37V復(fù)位解除電壓VRESH1.371.51.63V滯回寬度AVRES0.200.230.26VHP端輸出飽和電壓VHPLIo=3mA0.150.5V輸出漏泄電流IHPleakVHP=20V10uAIN1端，IN2端，IN3端H（高）電平輸入電壓VIH(IN)4.0V5VL（低）電平輸入電壓VIL(IN)02.5VFR端H（高）電平輸入電壓VIH(FR)4.0V5VL（低）電平輸入VIL(FR)02.5V電壓七功能描述1.輸出驅(qū)動(dòng)電路EC302是以輸出上下共用NMOS管為前提而設(shè)計(jì)的。采用對(duì)下橋UL,VL,WL的PWM調(diào)制，通過(guò)改變輸出的占空比來(lái)調(diào)整電

12、動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)功率。在三相的各個(gè)輸出FET附近為防止因電路板信號(hào)相同而引發(fā)的高頻振蕩，要使用大約0.1uF的電容。電容的容量不能很大，否則會(huì)引起開(kāi)關(guān)速度變慢，NMOS管會(huì)發(fā)熱。2限流電路限流電路的電流由公式：I=VRF/Rf（VRF=0.1VtypRf是電流檢測(cè)電阻）來(lái)決定,也就是限制最大電流。限制動(dòng)作是通過(guò)減小輸出占空比來(lái)抑制電流。通過(guò)與RF端和RFGND端間接電流檢測(cè)電阻，可以正確地抑制電流。如果檢測(cè)電阻過(guò)大，也可以把檢測(cè)電阻上的電壓通過(guò)電阻分壓，再?gòu)腞F端輸入。為了抑制RF端的噪聲引起的限流誤動(dòng)作，可以在RF端加低通濾波器。濾波電容不宜太大，否則會(huì)使限流動(dòng)作變慢。PWM振蕩電路PWM時(shí)鐘頻率由

13、PWM端所接電容的容量決定。270pF的電容產(chǎn)生的頻率約為25KHZ。PWM的頻率低的話，可以聽(tīng)到轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和電動(dòng)機(jī)的聲音。頻率高的話，會(huì)增加功耗。一般20K50KHZ為宜。4輸出占空比控制方法輸出的占空比由PWM振蕩三角波和TOC端電壓相比較來(lái)決定。TOC端電壓如果為1V以下的話，輸出占空比為0%；若電壓為3.3V以上的話，輸出占空比是100%。通常，將積分放大器接為跟隨器形式（EIM端和TOC端相接），EIP端輸入控制電壓（EIP端電壓變高，輸出占空比增加）。EIP端會(huì)根據(jù)RES端復(fù)位動(dòng)作會(huì)產(chǎn)生狀態(tài)變化。將控制電壓通過(guò)電阻分壓后輸入EIP端可使控制輸入的電壓活動(dòng)范圍變大。下圖是EIM，EIP

14、和TOC端的等效圖。EIP端需要外接一較大電阻，以確保在RESET的時(shí)候EIP端能被有效下拉，使PWM占空比為0。電壓泵電路CP1和CP2之間接泵電容CP，VCC和VB間接維持電容CB。充電泵電路的電壓升高是由于在PWM時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)下，CP1端和CP2端間電容CP上的電荷被充到VB和VCC端間的電容CB上，使得CB的電荷積聚而產(chǎn)生高電壓。CP和CB的容量值必滿足下面的關(guān)系：CB25XCPCP電容的充放電，是根據(jù)PWM時(shí)鐘周期變化的。相對(duì)于CP電容的容量，若CB電容的容量太小，會(huì)造成VB電壓波動(dòng)，甚至產(chǎn)生很高的過(guò)沖電壓而毀壞芯片。同時(shí)決不允許只接CP電容而不接CB電容。若CB電容的容量太大，將使VB

15、電壓變得穩(wěn)定需要較長(zhǎng)的時(shí)間，但VB電壓較穩(wěn)定CP和CB的典型值可采用CP=0.1uF，CB=2.2uF。VCC電壓若變?yōu)?0V以下,VB源的電流能力急劇下降，造成VB電壓下降。Hall（霍爾）輸入信號(hào)和FR正反轉(zhuǎn)選擇端霍爾輸入和電機(jī)霍爾IC的輸出端相接。在芯片內(nèi)，它和5V電壓源間接有10K左右的上拉電阻，因此外部就沒(méi)有必要再接上拉電阻了。如果霍爾IC使用12V的電源，為了使霍爾輸入的電壓不超過(guò)5V，必須再附加下拉電阻或齊納二極管等來(lái)鉗制輸入電壓到5V左右?；魻栞斎攵颂峁┐蠹s0.9V的遲滯幅度來(lái)增加抗干擾能力。若系統(tǒng)干擾比較大，可以在霍爾輸入和GND之間接一電容。當(dāng)霍爾信號(hào)的三相都是相同輸入的狀

16、態(tài)時(shí)，輸出將全被關(guān)斷。FR正反轉(zhuǎn)選擇端用來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向，它和5V電壓源間接有10K左右的上拉電阻，如果懸空則默認(rèn)是FR=1。FR端提供一定的遲滯幅度來(lái)增加抗干擾能力。也可在FR端和GND之間接一電容來(lái)增加抗干擾能力。當(dāng)電機(jī)在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，如果突然切換FR來(lái)改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向，會(huì)使電機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生巨大的反電動(dòng)勢(shì)，可能破壞系統(tǒng)和芯片，因此不推薦這樣做?；魻栞斎牒虵R正反轉(zhuǎn)選擇端的譯碼表見(jiàn)下表：i）FR=0（正轉(zhuǎn)）IN1IN2IN3UHVHWHULVLWLHP110101010012100001100031100010101401010001005011100001160010100010700000

17、0000081110000001ii)FR=1（反轉(zhuǎn)）IN1IN2IN3UHVHWHULVLWLH11011000101210010000103110010001140100101000501100110016001001010070000000000811100000017.欠壓保護(hù)電路本電路檢測(cè)加在LVS端上的電壓。該電壓在工作電壓以下時(shí)，輸出將全被關(guān)斷。為防止保護(hù)動(dòng)作在工作電壓附近不斷開(kāi)關(guān)循環(huán)，LVS端提供一定的遲滯幅度。因此，電壓沒(méi)有上升到工作電壓以上0.5V則輸出不會(huì)恢復(fù)。還有，處于保護(hù)動(dòng)作時(shí)，RES端電壓也變成“L”通過(guò)電阻分壓可以使檢測(cè)電平升高。LVS端在芯片內(nèi)部會(huì)有一個(gè)64K歐

18、姆的等效電阻接地。在用電阻分壓時(shí)需要將這個(gè)電阻計(jì)算在內(nèi)。甲檢測(cè)電壓II若不使用保護(hù)電路，可給LVS加一個(gè)不動(dòng)作電壓，而不是使LVS端開(kāi)路（因開(kāi)路時(shí)，輸出關(guān)閉）。RES電路為使加電時(shí)運(yùn)行穩(wěn)定，RES端初始時(shí)要復(fù)位。初始復(fù)位時(shí)，做下面的動(dòng)作輸出全是關(guān)斷EIP端電壓為“L“FV端電壓為“L“通常RES端和V5與GND間有電阻電容相接，用以設(shè)定Reset時(shí)間。RC電路和FV電路RC端是設(shè)定FV端產(chǎn)生的脈沖幅度（高電平時(shí)間）的輸入端。RC端和V5端,GND之間有電阻和電容相接，以設(shè)定脈沖的幅度。該幅度和外接RC成正比。這樣，F(xiàn)V端就可以輸出一個(gè)頻率和電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比的脈沖信號(hào)。這可以用來(lái)測(cè)定電機(jī)的轉(zhuǎn)速，外接F-V轉(zhuǎn)換器后去控制PWM速度設(shè)定電壓的話可以構(gòu)成速度負(fù)反饋。不使用FV輸出時(shí)，RC端接GND，F(xiàn)V端開(kāi)路。九芯片內(nèi)部框圖電壓電疣檢測(cè)霍爾速度輸入脈沖十典型應(yīng)用EC302主要是為采用直流無(wú)刷電機(jī)的