无传感器的直流无刷电机控制器ML4425及其应用（2）.docx

无传感器的直潦无刷电机控制器M1.4425及其应用(2)传感器的直流无刷电机控制器限4425及其应用(2)耍：介绍了M1.4425脉宽调制电机控制涔的功能及其应用。送词：三相直流无刷电机；无传感器：反电势取样器：锁相环7VC0外部元件的连接与振覆壁波形I振荡器波形I外部元件的连接5压控振荡潜(VCO)f振荡器在VC0/TACU脚提供一个TT1.兼容的时钟输出,它与SPEEDFB脚的VCO输入电压成比例。VCO频率与电压X的比例常数KV,是由图5中接RVCO脚的806kQ型也迷和接CvCO脚的只包容找来设定的。RVCO设置的虫遍与-EDFB端的YCO输入电压成比例“该电流用丁在2.3V43V范围内对CYCO充电和放电，如图7所示。CVCO脚产生的三角波对应于YCO上的时钟脉冲。比例常数KV应当这样设定，即当VCO输入等于或梢小于邺EF时,)输出频率对应于最大的换向频率或最大电机速度。CvCO可用式(2)计算：0=(2)选用等于或小于计算值的最接近标准参数的史登。)脚上的最大频率由式(3)求出kX-O.05×N×KPMMAX(3)TCII脚的电压等于转子的速度。SPEEDFB脚的电压由反向电势取样器控制。f反电势取样器度振荡器的输入端是反电势取样器。输入到反电势取样器的反电势传感脚FB?A、FB?B和FB?C,需要一个虫扭相位均值殳，它低于N1.M25的电魂电压VDD值。相位传感的输入阻抗是8kQ。这就需要只她1.RESI串联在电机相右浅，见图8,它可由苴(4)求得51=(670V)×(VMOTOR-10V)(4)传感器的直流无刷电机控制牌H1.4425及其应用(2)8反电势取样器方框图9反电势换向锁相环路方框图电势取样器把电机相电压分压降低为小于VDD(正常时为12V)的信号，并由式(5)来计算电机的中性点电位Jutra1.=<5)让使M1.4425能够比较反电势对电机中性点的信号而无须从Y形绕组的电机引出根线。对于三角形绕组的电机不1物理的中性点,所以该参考基准点应能在任何情况下来计算。电势取样器测量:电机的相位，是没有邪幼时的相位。也就是说如果1.A和HB均导通，那么相位A被出动为低电平，B被驱动成高电平，而相位C则被取样。已取样的相位提供个反电势信号，它对照比较电机的中性点。律渊由换向状态机器控制。已取样的反电势信号，经一个误差虬1.遥与中性点相比较。误差放大器的输出端，则向IEDFB脚输出充电电流或放电电流，使它向VCO提供控制电压。3反电势传感的锁相环换向控制展相状态机器、压控振荡器和反电势取样耦三个单元组成一个锁相环路，它跟踪在反电势信号上的换向时钟脉冲。的锁相环路方框见图9。锁相环路需要一个导引滞后港波得,它由SPEEDFB脚外部元件来设置。这些元件可由式5)、式(7)、式(8)计算CSPEEDFBI=O.25XX(6)RSPEEDFB=2×M×1nX(7)jEIDFB2=CSPEEDFBIX(M-I)(8)起动时序电源最先加到M1.4425电动机处于博止状态时，反电势等于零.电机需要旋转，使反电势取样器锁定在转子位置，；使电动机换向。M1.4425采用开环起动技术，使转子从静止到足够快的速度，从而使能够传感反电势。起动由三个右殂成：校准状态，斜升状态和转动状态。校准状态(豆位)电机可以起动之前，转子必须处在已知位置，当电源最先加到M1.4425时，控制器被复位到校准状态.校准状态使力强动器1.B、HA,HC导通，在第一个换向状态进入中心位置之前，把电机校准到电气30°位罚.上。这就是表2中换在里的R状态。校准状态必须有足够长的持续时间，使电机及其负载稳定在该位置上。隹状态时间是由接GVr脚的电容来设定的，见图10,CAT由恒流750p充电，使CT脚电压从OV升到1?5V,直至隹明罂关闭结束校准状态。CAT的起始点数值按式(9)计算F=(9)果校准时间不够长，无法满足转子可靠的起动，那么应增大CAT值，直到满足希望的性能为止.斜升状态段准状态结束时.，控制器进入斜升状态.斜升状态按表2所列从状态A到F开始换向，从而在个固定的时间段里句频率以及电机的转速呈直线上升。这就使电机达到个足够高的转速，使反电势取样器跟踪换向到电机的反电势1425停留在斜升状态的时间，由接CRT脚的电容器来确定，见图10。CRT由恒潦750A充电，使CRT脚电压从S到1?5Y,直到斜升比较器关闭结束斜升状态。这就给出了一个固定的斜升时间。CRT由式(10计算I1.速度控制环路的元件联接IOM1.4425控制校准时间和斜升时间的起动电路1425斜升提高电机转速的速率，是由SPEEDI'B脚的500m固定虫遁遮来确定的。该电流源对P1.1.灌波港元件充电VCO频率呈线性提高。在斜升状态期间，反电势取样器失效,以便使斜升控制只由500UA电流源来调节。基于阳）FB灌波器的斜升状态通常太快，以致不能保持电机提速，所以在CRR与SPEEDFB间接一只电容器，可减缓斜升察。最佳的斜升速率是根据电机和负载参数决定的,它可通过改变CRR数值来调节.转动状态(反电势传感)斜升状态结束时，控制器进入转动状态。在转动状态中，反电势传感有效，并且换向已处在锁相环的控制下。电机变现由速度控制环调节。IOPWM速度控制支控制由SPEEDSET端设置的一个速度指令来完成，该脚输入电压为()6.9V(VREF)°速度指令的精确度由外部RVCO和CVCO确定。有几种方法可用于控制M1.4425的速度指令。一种方法是用一只IOkQ电位器接于脚VREE和地,«>,其中心可调端则接SPEEDSE1.如果SPEEDSET由微处理器控制,那么其数一模转换器DAC可用YREF作为它的i参考基准，见图I1.过一个跨导误差放大器，将速度指令与从SPEEDFB来的传感速度作比较。速度误差放大器的输出是SPEEDeOMP。该三)C0MP脚被箝位在两个电压之间：是高于3?9的个二报管压降(约4?6V)上，另是低于1?7V的个二极辉(约1.?0V)上，以防止速度环路“卷素(wind?up)”,速度环的补偿元件接该脚，见图11.速度环的补偿元件(11)、式(12)计算>(11)、(I1.fSB是速度环路的频带宽度(Hz)SPEE1.)COMP脚上的电压与斜升振荡器进行比较，可产生一个PWM占空比。脉宽调制的斜升振荡器产生一个1?7V-W的锯齿波函数，见图11。在加电时一个低于1?7V的二极管压降(约1.?0V)作为负极性箝位起动振荡器。斜坡才器的频率由只接地电容潜CIOS设定，可用式(13)选用=(13)机fPWM是PWM的频率(Hz).自速度控制环的PWM占空比开后电流限制一次起动，以控制1.A、1.B和1.C输出驱动器.U交叉传导比较器M1.4425从校准状态进入斜升状态时，在三相桥式功率级存在着交叉传导的可能性。这种交叉传导会发生在HC导反隹状态，也就是表2中的R状态，以及发生在控制器转变到状态A的斜升状态，此时HC关断而1.C则导通。由于双件的导通时间和截止时间存在差异，也会引起交叉传导。为了解决这个问题，1.C输出驱动器被迫关断，直到HC等)-3V为止，如图12所示。12制动刹车WIBRAKE被拉低到小于1?4V时，低边输出驱动器1.A、1.B、1.C均导通，而高边输出驶动器HA、传感器的直流无刷电机控制器近4425及其应用（2）12交叉传导、制动刹车和欠压锁定电路13H1.4425与外部三路幽虹瓦补管组成驱动较低压（1280丫）电机应用电路、HC则均截【匕制动刹车功能使电机急剧减速，并使电流限制功能失效，因此使用脚BRAKE时应小心注意。BRAKE一只4kQ拉离电阻器，见图12,它可以用一个接地开关，或一个开路的臾电极或漏极逻辑信号，或一个H1.逻辑来驱动.13欠压锁定星锁定用于在低VDD条件下保护三相桥式功率级，当VDD为9?5V或更低时，欠压锁定功能被触发，并由脚UVFAU1.WTT1.低输出来指示.欠压锁定也会关断所有的输出驱动器1.A、1.B、1.C和HA、HB、触发欠压锁定的比较器有)mV滞后。史计依据三相桥式功率级的接口技术1425输出驱动罂可驱动个三相桥式功率级。为应用在母线电压12V80V范闱，可采用电平位移电路来驶动作为开关的较高电压的P沟道型MoSFET功率管，如图13所示.灵活的电路结构是用高边驱动潜来控制N沟道型MOSI-ET或者IGBT,它允许应用在从低于12V、直升高到600V选，图M给出了M1.4425与2118高边驱动器之间的接口电路。该电路能驱动母线电压悬达320V的电动机“用一个RC电路可使制动脚BRAKE不动之前受脉冲作用。这能对三路高边驱动器的自举电容器C1.9、C20、C21进行充电，让复位相位正常地工作。丝电容器的容量应使之在校准状态期间有足够的充电时间.用电路图13中外部互补管极限参数：P沟道I近R9120反压一100Y、电流一3.6A：N沟道IRFRI20反压100V、电流JA(100C).应用电路图14中的MOSFET管IRF720：反向击穿电压400V、漏源电流2?6A(100'C).