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无传感器的直流无刷电机操控器ML4425及其使用

行业案例 发布时间:2024-10-26 12:58:20 1来源:爱博vip

  ML4425脉宽调制操控用具有为起动和操控△接或Y接无刷直流(BLDC)电机速度所需求的悉数功用,而且不必霍尔传感器。从电机绕组传感的反电势电压信号,使用锁相环(PLL)即可确认正确的换向时序,这一获专利的传感技能能在宽规模内使三相无刷电机换向,而且对PWM噪声和电机缓冲电路的搅扰不灵敏。

  ML4425使用稳定的停歇时刻PWM操控环路,约束电机的作业电流。其速度环是由机载放大器操控。ML4425电路能确保没有穿透电流搅扰而直接驱动外部功率MOSFET。起动程序的守时由三个可供挑选的守时电容器来确认。这就使大规模改变的电机和负载可以处于最佳状况。

  6)用于换向的锁相环PLL可对PWM发生的尖峰脉冲噪声的抗搅扰创造条件,其效果与噪声传感过零技能类似;

  ML4425有二种封装型式,其引脚摆放如图1所示。它们的内部功用方框图如图2(以28引脚为例)所示。

  ML4425各引脚功用如下(以28引脚为例,脚号后括号内数字为32脚的脚号)。

  脚1(30)ISENSE:电机的电流传感输入端。当ISENSE超越0.2×ILIMIT时,三路输出驱动器LA、LB、LC均被封闭一个固守时刻(由CIOS电容量确认)。

  脚5(3)SPEED COMP:是速度操控环的补偿端,它由接在SPEED COMP脚与地端之间的串联的电阻器和电容器来设置。

  脚8(6)SPEED SET:速度操控环输入端,改变规模从0(停机)到VREF(最大速度)。

  脚12(10)ILIMIT:该脚电压把ISENSE的门限电压设定在0.2×ILIMIT,该脚空悬不接,主动选IC内部的置位门限电平。

  脚13(11)VCO/TACH:该脚的TTL输出电平对应于时钟信号用在换向状况机器。当反电势传感电路盯梢转子方位时,其输出频率与电机速度成份额。

  脚15(15)CVCO:该脚对地接一只电容器,可设定压控振荡器(VCO)的压-频比率。

  脚16(16)RVCO:该脚对地接一只电阻器,可设置一与VCO输入电压成份额的电流。

  脚17(17)CAT:该脚对地接一只电容器,可设定操控器坚持在校准状况的时刻。

  脚18(18)UV FAULT:当VDD降低到UVLO欠压确认门限电平常,该脚输出电平变为最低,表明一切的输出驱动器均已失效。

  脚19(19)CRT:该脚对地接一只电容器,可设定操控器坚持在斜升状况的时刻。

  脚20(20)SPEED FB:反电势取样电路的输出端和VCO的输入端,一个RC网络接在SPEED FB端,可设置对锁相环路(PLL)的补偿,该PLL电路由反电势取样电路、VCO和换向状况机器构成。

  脚21(21)CRR:当操控器处于斜升状况时,在CRR与SPEED FB两头之直接一只电容器,可设定电机的斜升速率(即加速度)。

  脚22(22)FB-A:经过在该脚上的传感反电势的电阻分压器,监督A相的电机反应电压。

  脚23(23)FB-B:经过在该脚上的传感反电势的电阻分压器,监督B相的电机反应电压。

  脚24(24)FB-C:经过在该脚上的传感反电势的电阻分压器,监督C相的电机反应电压。

  脚25(25)BRAKE:一个逻辑低电平输入使电机制动,它是经过关断高边输出驱动器和接通低边输出驱动器来完结的。

  脚26(26)CIOS:该脚对地接一只电容器,可设置在ISENSE超越它的门限电平之后,低边输出驱动器仍就坚持关断的时刻。

  脚27(27)RREF:该脚对地接一只137kΩ的电阻器,可设置与VREF成份额的电流,它用于为IC内部设定一切的偏置电流(除VCO之外)。

  权限值是指器材的应力额定值,一旦超越或许导致器材永久性损坏,它们并非器材的作业参数。

  注3:脚BRAKE和脚UV FAULT在IC内部均有一只4kΩ电阻器接到基准电压。

  ML4425为无传感器型速度操控的三相BLDC直流无刷电动机供给了悉数电路。操控器的功用包含:起动电路、反电动势换向操控、脉宽调制PWM的速度操控、固定的停歇时刻电流约束、制动、欠压维护。

  起动电路把电机校准在已知方位,随后斜升电机速度发生一个反电势信号。经过构成的一个锁相环路,反电势取样电路可操控换向时刻。换向操控电路又输出一个速度反应(SPEEDFB)信号,用于速度操控回路。速度操控回路由一个差错放大器和PWM比较器组成,它发生一个PWM占空比调理速度。电机电流由一个固定停歇时刻PWM封闭比较器来约束,它受控于外部传感电阻器。

  换向操控、PWM速度操控和电流约束一起结合,发生输出驱动器信号。六路输出驱动器用于供给选通信号给外部三相桥式功率级,按直流无刷电机的电压和电流要求做丈量。其它功用包含:制动功用和欠压维护电路。一旦ML4425供电VDD变为低压时,可封闭输出驱动器。

  挑选IC外部元件应该要根据电机的电气参数和机械参数作一些核算。下面列出这些核算需求的电机参数:

  假如不知道上述一个值或几个值,依然或许得到适宜的ML4425外部元件数值,但需求做一些试验来确认其最佳值。除非还有特别阐明,一切的数量单位都用SI。下面的公式应考虑最佳起始点。一切核算的电容器和电阻器,都应选用最接近规范值的第一个近似值作为挑选。

  电源电压VDD一般为12V±10%。应尽量接近VDD端对地接一只100nF旁路电容器。供给6.9V电压基准输出VREF,来设置ML4425的速度指令和电流约束。需求在RREF端对地接一只137kΩ电阻器,为IC内部功用树立一个基准电流。

  输出驱动器LA、LB、LC和HA、HB、HC为三相桥式功率级供给图腾柱式输出驱动信号。ML4425中一切的操控功用,都传送到这些引脚输出。其间LA、LB、LC为三相功率级的A、B、C相供给低边驱动信号,并以12V为有用高电平信号。而HA、HB、HC为A、B、C相供给高边驱动信号,并以12V为有用低电平信号。

  电流传感电阻器RSENSE如图3所示,它可调理功率级和直流无刷电机的最大电流。假如RSENSE两头的电压超越电流约束门限电平,则可经过把输出驱动器LA、LB和LC关断必定的时刻,来完结电流的调理。

  ML4425内部有一个从VREF接地的分压器,它设定了一个2?3V的差错电流约束门限电平,见图4。以VREF为基准的外部分压器,可用于回绝过错的ILIMIT设置。外部分压器的电流至少应比内部分压器电流大10倍。

  2)RSENSERSENSE的功用是供给一个与电机电流成正比的电压,以设定电流约束跳闸断开点。RSENSE两头过错跳闸电压是460mV,它由内部ILIMIT分压比来设定。电流传感电阻器应是低电感量的电阻器,如碳膜成分组成。对毫欧姆规模的电阻器,用导线卷绕的电阻应具有低值电感。

  3)ISENSE滤波器 接ISENSE脚的RC低通滤波器与电流传感信号相串联,见图4。设置该滤波器是为去除二极管反向恢复时的穿透电流。该电流在电流传感信号的前沿引起一个电压尖峰,或许会误触发电流约束电路。在滤波器前、后的电流传感电压波形见图5。该电路引荐的初值为R=1kΩ、C=300pF,这就给出了时刻常数330ns,它将滤除更短保持的时刻里的输出尖峰。也可增大电容器到C=2.2nF,但时刻常数不该超越几个微秒。

  4)CIOS当ISENSE超越0.2×ILIMIT时,电流约束一次性触发功用起效果,它将在一个固定的时刻(tOFF)内关断LA、LB和LC。tOFF由接到CIOS脚的电容设定。一般CIOS设置一个等于或小于脉宽调制周期的固定的停歇时刻。当PWM的频率为25kHz时,PWM的周期为40μs,则tOFF应在20μs~40μs之间。对tOFF的较低约束,是由功率级的最小导通时刻决议的,故安全的近似值是5μs或更小些。求解CIOS电容量的方程为:

  三相直流无刷电机需求电子换向以完结旋转式运动。电子换向则需求三相半桥式功率开关轮番导通和截止。为完结在一个方向上发生转矩,换向是由转子的方位决议的。ML4425中的电子换向是按恰当的时序,经过接通和关断一相中的N输出和另一相的P输出来完结的。

  N沟道管输出和P沟道管输出,共有6个组合(6种开关状况),它们构成了一个完好的换向循环周期。这6种组合在图6和表2中予以阐明,并用状况A、B、C、D、E、F别离作符号。该时序已编程在换向状况机器中。换向状况机器的时钟脉冲是由VCO压控振荡器来供给的。

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