無(wú)刷直流三相PWM電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器A3936及其應(yīng)用

無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)以其具備交流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又具備直流電動(dòng)機(jī)的效率高、調(diào)速性能好等諸多特點(diǎn)，而在工業(yè)控制、儀器儀表、航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。A3936就是Allegro公司推出的新一代三相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)專用控制/驅(qū)動(dòng)器芯片。

1 A3936的特點(diǎn)功能

1.1 主要特點(diǎn)

A3936是美國(guó)Allegro公司生產(chǎn)的新型DMOS三相PWM電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，它主要包括換相邏輯和功率驅(qū)動(dòng)電路，可通過(guò)給定控制電壓信號(hào)和方向控制邏輯信號(hào)來(lái)完成無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速和正反轉(zhuǎn)控制。另外，A3936還具有內(nèi)部欠壓鎖定、交叉電流保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)等功能，因而使用非常方便。此外，A3936 還具有±3A/50V的連續(xù)輸出;并具有可編程的四種續(xù)流工作模式。包括slow模式、fast模式和2種mixed模式；同時(shí)可低功耗同步整流控制。A3936的輸出電阻在拉電流時(shí)的典型值為0.55 Ω;灌電流時(shí)的典型值為0.35 Ω。A3936芯片內(nèi)部帶有欠壓鎖定、交叉電流保護(hù)和過(guò)熱保護(hù)功能，并有睡眠及空閑模式，以及可制動(dòng)功能和死區(qū)設(shè)置。

1.2 引腳介紹

A3936芯片采用44腳PLCC封裝型式，其引腳排列如圖1所示。

2 A3936的工作原理

2.1 通電控制規(guī)律

A3936內(nèi)部具有全橋驅(qū)動(dòng)的功率邏輯開關(guān)單元和位置傳感器的信號(hào)處理單元，可用來(lái)控制電動(dòng)機(jī)定子上各相繞組通電的順序和時(shí)間。全橋驅(qū)動(dòng)的功率邏輯開關(guān)單元可將電源的功率以一定的邏輯關(guān)系分配給電動(dòng)機(jī)定子上的各相繞組，以使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生持續(xù)不斷的轉(zhuǎn)矩。位置傳感器的信號(hào)處理單元可將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的位置信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，以便為功率邏輯開關(guān)電路提供正確的換相信息，控制電動(dòng)機(jī)定子繞組換相。同時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向還受到38腳方向控制邏輯的控制。三者之間的邏輯關(guān)系如表1所列。

2.2 負(fù)載電流調(diào)節(jié)

負(fù)載電流可通過(guò)A3936內(nèi)部的固定低電平(使用4MHz晶振時(shí)，典型值為24μs)PWM電路進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)H橋正常工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)繞組電流上升，直到到達(dá)閾值為止，該閾值由下式?jīng)Q定：

達(dá)到閾值時(shí)，邏輯電路將關(guān)閉H橋，負(fù)載電流在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作用下進(jìn)行續(xù)流，其續(xù)流時(shí)的流通路徑由slow/mixed續(xù)流模式和同步整流模式?jīng)Q定。2.3 續(xù)流控制模式

A3936的輸入引腳PFD1和PFD2的電平信號(hào)決定了過(guò)流關(guān)斷或PWM斬波時(shí)負(fù)載電流的不同續(xù)流模式。根據(jù)PFDl和PFD2電平信號(hào)的不同，A3936共有四種續(xù)流控制模式：slow模式、fast模式和兩種mixed模式，不同的續(xù)流模式?jīng)Q定了不同的負(fù)載電流波形。PFD電平信號(hào)與續(xù)流模式之間的關(guān)系如表2所列。

2.4 同步整流模式

當(dāng)A3936的SR引腳為高電平時(shí)，使能同步整流模式，此時(shí)負(fù)載電流按照控制邏輯選定續(xù)流模式進(jìn)行續(xù)流。在續(xù)流期間，同步整流控制電路開通對(duì)應(yīng)MOSFET管，以使得負(fù)載電流同時(shí)可以通過(guò)MOSFET管續(xù)流，從而降低續(xù)流時(shí)的導(dǎo)通電壓，減小導(dǎo)通損耗。同時(shí)，該同步整流控制電路還考慮了死區(qū)保護(hù)，故可防止橋臂直通。

3 A3936的應(yīng)用電路

A3936無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)集成電路由于其集成度高，外圍元件少，使用起來(lái)非常簡(jiǎn)便。其外圍電路連接圖如圖2所示。

電路連接后，便可設(shè)置續(xù)流控制模式和同步整流模式(也可不用)。之后，只需給出電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向(由38腳的控制邏輯決定)和旋轉(zhuǎn)的速度(由10腳REF 的電壓決定)，即可完成對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制。某型船載衛(wèi)星電視接收系統(tǒng)的伺服