MC33035在直流無刷電機控制系統(tǒng)中的應用

摘要：安森關公司的芯片MC33035專門應用于帶霍爾位置信號的直流無刷電機驅(qū)動控制系統(tǒng)。它通過霍爾位置信號能夠?qū)崿F(xiàn)電子自動換向，同時可作為MPC5604P處理器和MOSFET驅(qū)動管的預驅(qū)動IC。MC33035既可以實現(xiàn)開環(huán)控制，也可以配合電流采集電路實現(xiàn)電流閉環(huán)控制，以及配合霍爾信號實現(xiàn)位置和速度閉環(huán)控制。本文介紹了MC33035在常用的三相直流無刷電機驅(qū)動控制系統(tǒng)中的典型應用，給出了驅(qū)動電路以及軟件設計。
關鍵詞：MC33035；直流無刷電機；電機控制驅(qū)動

1 MC33035功能介紹
MC33035是安森美公司推出的第二代無刷直流電機控制專用集成電路，主要組成部分包括轉(zhuǎn)子位置傳感器譯碼電路、帶溫度補償?shù)膬?nèi)部基準電源、頻率可設定的鋸齒波振蕩器、誤差放大器、脈寬調(diào)制(PWM)比較器、輸出驅(qū)動電路、欠壓封鎖保護、芯片過熱保護等故障輸出電路和限流電路等。MC33035的典型控制功能包括PWM速度控制、使能控制(啟動或停止)、正反轉(zhuǎn)控制、相位選擇和制動控制等。
芯片功能引腳定義如表1所列。

SA、SB、SC為霍爾信號輸入端，內(nèi)部上拉20 kΩ電阻，外接霍爾傳感器即可。Fwd／Rew、Brake、Output Enable和60°／120°Select分別為方向、制動、使能和霍爾相位控制端口，內(nèi)部上拉40 kΩ電阻，MCU控制端只要通過光耦或者三極管開漏接地即可進行控制。
如果不采用IC內(nèi)置的硬件速度環(huán)，則將PIN12、13短接，通過PIN11端口輸入PWM即可對電機進行調(diào)節(jié)控制。如果采用IC內(nèi)置的硬件速度環(huán)則將PIN12、13通過R、C連接，通過PIN11端口輸入PWM進行電機控制，HALL換向反饋信號通過PIN12端口輸入。

2 基于MC33035的直流無刷電機控制驅(qū)動電路設計
在本設計中主控制器以Freescale公司的基于PowerPC構(gòu)架的32位處理器MPC5604P為例，MPC5604P控制端口通過比較器和MC33035接口，設計了基于MC33035直流無刷電機控制驅(qū)動電路。
傳統(tǒng)的直流無刷電機控制驅(qū)動電路采用MPC5604P、預驅(qū)動IC和MOSFET實現(xiàn)，其中包括電壓泵即自舉電路。本設計是基于直流無刷電機控制芯片MC33035實現(xiàn)的，MC33035實現(xiàn)預驅(qū)動和電子自動換向功能，采用MC33035實現(xiàn)直流無刷電機的控制驅(qū)動電路，既簡化了電路設計，同時也減輕了MPC5604P的運算量。MPC5604P和MC33035之間通過光耦或者比較器實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。本設計采用LM339比較器開漏輸出實現(xiàn)MPC5604P對MC33035的開關控制，電路設計原理包括4部分。其中基于MC33035的直流無刷電機驅(qū)動控制電路原理圖如圖1所示。電流采集芯片AD8210可使反饋的電流模擬信號直接輸入MPC5604P的A／D引腳，其中R2為3 W／5 mΩ的電流采樣電阻，R1和C1組成了MC33035的外部時鐘輸入電路?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)R和C的值來設定RC振蕩器頻率。MC33035的Reternce Output提供約6．25 V的輸出電壓，可以為霍爾傳感器供電。SA、SB、SC為霍爾輸入信號，內(nèi)部已經(jīng)連接20 kΩ上拉電阻，所以只需外接霍爾傳感器即可。