無刷直流電機控制器MC33035中文資料

1 概述

MC33035無刷直流電機控制器採用雙極性模擬工藝製造，可在任何惡劣的工業環境條件下保證高品質和高穩定性。該控制器內含可用於正確整流時序的轉子位置解碼器，以及可對感測器的溫度進行補償的參考電平，同時它還具有一個頻率可編程的鋸齒波振蕩器、一個誤差信號放大器、一個脈衝調製器比較器、三個集電極開路頂端驅動輸出和三個非常適用於驅動功率場效應管（MOSFET）的大電流圖騰柱式底部輸出器。此外，還有欠鎖定功能，同時帶有可選時間延遲鎖存關斷模式的逐周限流特性以及內部熱關斷等特性。其典型的電機控制功能包括開環速度、正向或反向、以及運行使能等。

2 管腳排列及功能定義

MC33035的管腳排列如圖1所示，各引腳功能定義見表1。

表1 MC33035的管腳功能定義定

表2 三相六步換向器真值表

表中,V表示六個有效感測器或驅動組合中的一個，X表示無關；輸入邏輯0定義為小於85mV，邏輯1為於115mV

3 工作原理

MC33035的內部結構框圖如圖2所示。



圖2 MC33035的內部結構框圖(點擊查看)



    MC33035內部的轉子位置解碼器主要用於監控三個感測器輸入，以便系統能夠正確提供高端和低端驅動輸入的正確時序。感測器輸入可直接與集電極開路型霍爾效應開關或者光電耦合器相連接。此外，該電路還內含上拉電阻，其輸入與門限典型值為2.2V的TTL電平兼容。用MC33035系列產品控制的三相電機可在最常見的四種感測器相位下工作。MC33035所提供的60度/120度選擇可使MC33035很方便地控制具有60度、120度、240度或300度的感測器相位電機。其三個感測器輸入有八種可能的輸入編碼組合，其中六種是有效的轉子位置，另外兩種編碼組合無效。通過六個有效輸入編碼可使解碼器在使用60度電氣相位的窗口內分辨出電機轉子的位置。表2所列是其真值表。

MC33035直流無刷電機控制器的正向/反向輸出可通過翻轉定子繞組上的電壓來改變電機轉向。當輸入狀態改變時，指定的感測器輸入編碼將從高電平變為低電平，從而改變整流時序，以使電機改變旋轉方向。

電機通/斷控制可由輸出使能來實現，當該管腳開路時，連接到正電源的內置上拉電阻將會啟動頂部和底部驅動輸出時序。而當該腳接地時，頂端驅動輸出將關閉，並將底部驅動強製為低，從而使電動機停轉。

MC33035中的誤差放大器、振蕩器、脈衝寬度調製、電流限制電路、片內電壓參考、欠壓鎖定電路、驅動輸出電路以及熱關斷等電路的工作原理及操作方法與其它同類晶元的方法基本類似，這裡不多述。



圖3 三相六步全波電機控制電路(點擊查看)



4 實際控制電路

4.1 三相六步電機控制電路

圖3所示的三相應用電路是具有全波六步驅動的一個開環電機控制器的電路連接圖。其中的功率開關三極體為達林頓PNP型，下部的功率開關三極體為N溝道功率MOSFET。由於每個器件均含有一個寄生箝位二極體，因而可以將定子電感能量返回的電源。其輸出能驅動三角型連接或星型連接的定子，如果使用分離電源，也能驅動中線接地的Y型連接。

在任意給定的轉子位置，圖3所示的電路中都僅有一個頂部和底部功率開關（屬於不同的圖騰柱）有效。因此，通過合理配置可使定子繞組的兩端從電源切換到地，並可使電流為雙向或全波。由於前沿尖峰通常在電流波形中出現，並會導致限流錯誤。因此，可通過在電流檢測輸入處串聯一個RC濾波器來抑制類峰。同時,Rs採用低感型電阻也有助於減小尖峰。

4.2 有刷電機控制電路

雖然MC33035是專為控制無刷直流電機而設計的，但它也可以用來控制直流有刷型電機。圖4所示就是一個使用MC33035來控制直流有刷型電機的典型應用電路實例。

圖4中，MC33035通過驅動一個H型電四橋可用最少的器件來控制一個有刷電機。該控制的關鍵在於：要將輸入感測器編碼為100，同時，在控制器正向/反向管腳為邏輯電平1時，還應產生一個頂部到左Q1和底部到右Q3的驅動信號，而當正向/反向管腳的邏輯電平為時，則應產生頂部到右Q4和底部到左Q2的驅動。該編碼可以保證H型驅動同時滿足方向和速度控制的要求。該控制器可在大約25kHz的脈寬調製頻率下正常工作。電機速度的控制可通過調節誤差放大器同相輸入端的電壓來輸入。而電機電流的逐周限流則可由檢測H型電橋電機電流並通過電阻Rs到地之間所產生的電壓（100mV門限）來實現。由於利用過流檢測電路可改變電機轉向，因此，在工作時，使用正常的正向/反向切換不需要在變向前完全停止。



圖4 H型電機有刷型控制器電路(點擊查看)



    4.3 布線注意事項

在布線時，不要在繞接或插入式樣機板上構建任何電機控制電路，採用高頻印製電路布線對防止脈衝抖動極為重要。通常由於在電流檢測感測器或誤差信號放大器輸入端有過量雜訊。因此，印製電路布局應該具有一個小電流信號和高驅動輸出緩衝地的接地面，並應通過分開的通路返回到電源輸入濾波器電容上。在VCC、Vref和誤差放大器同向輸入端，是否需要在靠近集成電路的地方接一個瓷介電容（0.01μF），可視電路布局而定。但所有的大電流迴路都應儘可能短，並應盡量使用粗銅線走線以降低EMI輻射。