无刷直流电动机以其具有沟通电动机结构简略、运转牢靠、维护便利等长处,一起又具有直流电动机的效率高、调速性能好等许多特色,而在工业操控、仪器仪表、航空航天等范畴的运用日益广泛。A3936便是Allegro公司推出的新一代三相无刷直流电动机专用操控/驱动器芯片。
1 A3936的特色功用
1.1 首要特色
A3936是美国Allegro公司出产的新式DMOS三相PWM电机驱动器,它首要包含换相逻辑和功率驱动电路,可经过给定操控电压信号和方向操控逻辑信号来完结无刷直流电动机的调速和正回转操控。别的,A3936还具有内部欠压确定、穿插电流维护、过热维护等功用,因此运用十分便利。此外,A3936 还具有±3 A/50 V的接连输出;并具有可编程的四种续流作业形式。包含slow形式、fast形式和2种mixed形式;一起可低功耗同步整流操控。A3936的输出电阻在拉电流时的典型值为0.55 Ω;灌电流时的典型值为0.35 Ω。A3936芯片内部带有欠压确定、穿插电流维护和过热维护功用,并有睡觉及闲暇形式,以及可制动功用和死区设置。
1.2 引脚介绍
A3936芯片选用44脚PLCC封装型式,其引脚摆放如图l所示。各引脚的功用如下:
引脚1、2、11、12、13、22、23、24、33、34、35、44(GND):接地端;
引脚3、4、5、6、7、8(HA、HB、HC):无刷直流电动机HALL元件信号输入端;
引脚9(VDD):+5 V电源;
引脚10(REF):参阅电压VREF输入端,经过操控该电压可操控PWM占空比;
引脚14(BRAKE):制动操控端,当该脚为高电平时,无刷直流电动机内的电流会瞬间开释,电机忽然停转;而在正常运用时,该脚接低电平;
引脚15(SENSE):采样电阻RS引脚,其数值一般取0.1 Ω。该采样电阻与VREF可决议电动机的负载电流。
引脚16(SR):同步整流输入,高电平有用;
引脚17、2l、28(OUT):无刷直流电动机A、B、C相驱动输出端;
引脚18 (HBIAS):HALL元件的负极;
引脚19、26(VBB):负载电源;
引脚20、25 (LSS):经过采样电阻RS与负载电源地相连;
引脚27 (TACH):速度输出,一般悬空不必;
引脚29 (VCP):充电电容衔接端,应经过0.22μF/50 V电容与VBB相连;
引脚30、3l(CPl、CP2):电荷泵电容衔接端,二者应经过0.22μF/100 V电容相连;
引脚32 (SLEEP):睡觉形式逻辑操控输入端,低电平输入时,进入睡觉形式;
引脚36 (OSC):振动信号衔接端,可经过51kΩ电阻与VDD相连;
引脚37 (VREG):整流去耦端,应外接0.22 μF/50V去耦%&&&&&%;
引脚38 (DIR):方向操控逻辑输入端,低电平为顺时针旋转,高电平为逆时针旋转;
引脚39 (ENABLE):使能操控逻辑输入端;
引脚40 (EXTMODE):外接PWM操控形式逻辑输入端。运用外接PWM操控形式时,若输入高电平,为电流慢衰减形式;若输入低电平,则为电流快衰减形式;
引脚41 (BLANK):为死区逻辑操控输入端;若输入高电平,死区时刻为12/fosc;若输入低电平,死区时刻为6/fosc;
引脚42、43(PFD):PFD逻辑操控输入端,二者组合可用于决议选用哪一种续流操控形式。
2 A3936的作业原理
2.1 通电操控规则
A3936内部具有全桥驱动的功率逻辑开关单元和方位传感器的信号处理单元,可用来操控电动机定子上各相绕组通电的次序和时刻。全桥驱动的功率逻辑开关单元可将电源的功率以必定的逻辑联系分配给电动机定子上的各相绕组,以使电动机发生继续不断的转矩。方位传感器的信号处理单元可将电动机转子的方位信号转化为电信号,以便为功率逻辑开关电路供给正确的换相信息,操控电动机定子绕组换相。一起,电动机的转向还遭到38脚方向操控逻辑的操控。三者之间的逻辑联系如表1所列。
表l中,在HALL传感器部分: “+”表明高电平; “-”表明低电平;输出部分:“+”表明正向通电:“-”表明反向通电。
2.2 负载电流调理
负载电流可经过A3936内部的固定低电平(运用4MHz晶振时,典型值为24μs)PWM电路进行调理。当H桥正常作业时,电动机绕组电流上升,直到抵达阈值停止,该阈值由下式决议:
到达阈值时,逻辑电路将封闭H桥,负载电流在感应电动势的效果下进行续流,其续流时的流转途径由slow/mixed续流形式和同步整流形式决议。
2.3 续流操控形式
A3936的输入引脚PFD1和PFD2的电平信号决议了过流关断或PWM斩波时负载电流的不同续流形式。依据PFDl和PFD2电平信号的不同,A3936共有四种续流操控形式:slow形式、fast形式和两种mixed形式,不同的续流形式决议了不同的负载电流波形。PFD电平信号与续流形式之间的联系如表2所列。
2.4 同步整流形式
当A3936的SR引脚为高电平时,使能同步整流形式,此刻负载电流依照操控逻辑选定续流形式进行续流。在续流期间,同步整流操控电路注册对应 MOSFET管,以使得负载电流一起能够经过MOSFET管续流,然后下降续流时的导通电压,减小导通损耗。一起,该同步整流操控电路还考虑了死区维护,故可防止桥臂直通。
3 A3936的运用电路
A3936无刷直流电动机驱动%&&&&&%因为其集成度高,外围元件少,运用起来十分简洁。其外围电路衔接图如图2所示。
电路衔接后,便可设置续流操控形式和同步整流形式(也可不必)。之后,只需给出电动机旋转的方向(由38脚的操控逻辑决议)和旋转的速度(由10脚REF 的电压决议),即可完结对电动机的操控。某型船载卫星电视接纳体系的伺服驱动操控需求对接纳天线的水平、俯仰和横滚三个方向进行伺服驱动操控,其操控中心选用PC104计算机,并使用其I/O口(25针并口)完成对A3936的操控。因为PC104的输出为数字量且需操控三台无刷直流电动机,因此,本规划增加了4路8位D/A转化电路MAX505和8位选通开关CD4099。MAX505用于操控电动机转速;CD4099则用于操控电动机的转向。其电路结构图如图3所示。
PC104规范并口具有12个输出位和5个输入位,其间8位数据位DO~D7中的D0~D6是送给MAX505的数据,可经D/A转化后用于操控无刷直流电机的转速。A0、A1是MAX505的地址线,可由PC104并口的14、17引脚操控,用于决议DO~D6应当转化到VOUTA、VOUTB、 VOUTC中的哪个输出端。WR为写操控端,由PC104并口的16引脚操控,但当数据写操作完结后,必须将WR端置1。D7代表滚动方向(D7为0代表顺时针滚动;D7为1代表逆时针滚动),D7一般衔接到CD4099的引脚3上,能够使CD4099依据A0、A1的地址数据将此方向的信息送到相应的输出端,然后操控相应A3936,并终究完成对相应无刷直流电动机的方向操控。当需求对无刷直流电动机进行操控时,只需对相应的地址(0X378、 0X37A)写入操控字,便可完成对电动机的滚动方向和转速的操控。
4 结束语
A3936共同的续流操控形式,可使无刷直流电动机在不同负载时均可取得不同的负载电流波形,然后确保较高的操控精度。同步整流形式则可下降续流时的导通电压和功耗。因为A3936器材与计算机接口兼容,操控方法简略灵敏,因此具有较高的运用价值。