单相交流通用电动机控制电路.ppt

6.5 单相交流通用电动机控制专用电路设计,6.5.1 基于MLX90804的单相交流电机控制电路 1. MLX90804的主要技术性能与特点 MLX90804是MELEXIS公司生产的一个功率控制集成电路，利用Triac（三端双向可控硅）控制交流电动机的转速。从SET引脚端输入一个电压（通常采用电位器调节）即可设定电动机的转速。这个转速设定电压与在SPD引脚端输入脉冲比较。SPD引脚端输入可以接受感应式或磁敏式（如霍尔传感器）检测器信号。Triac所需触发相位角由PI调节器计算，是完全数字式的。芯片具有软起动、过载和超速保护功能，可消除电动机起动时出现大冲击电流问题。内部锁相环（PLL)电路用来补偿电网线电压频率的变化，使触发频率稳定。最小和最大转速、软起动延时，整定PI调节器的增益等参数可以编程存储在掩模存储器中。 MLX90804的电源电压VDD1为1418V，电流消耗5mA，内部基准电压VDD为5V，三端双向可控硅门极驱动电流为3090mA。,2. MLX90804的引脚功能与封装形式 MLX90804采用DIP-8、PDIP-8、DIL-8或者PDIL-8封装，引脚功能如表6.5.1所示。 3. MLX90804的内部结构与控制原理 MLX90804内部结构方框图如图6.5.1所示，芯片内部包含有稳压器、振荡器、PLL、过零检测、ADC、控制逻辑、双向可控硅驱动等电路。,图6.5.1 MLX90804内部结构方框图,（1）速度调节 速度由一个PI调节器控制，PI调节器参数Kp和Ki可编程。Kp和Ki参数是在掩模时配置。 （2）速度测量 可采用一个线圈或一个霍尔传感器获得电动机转速脉冲。 （3）速度设置 速度设置由加到SET引脚端上的电压确定。SET引脚端上的电压输入到ADC转换成一个4bit的数码，对应存储在内部ROM的表格地址，表格内容表示了16种不同的速度，输入电压与对应速度之间的关系可以自由选择，无须线性。 （4）软起动 存储的软起动程序可保证电动机实现平滑的起动，软起动函数是在掩模时配置。电动机开始运转延迟时间最大为300ms。 （5）速度斜坡设定 运行中，当设定速度改变为新的速度时，在内部产生一条速度变化斜坡，以优化PI调节器暂态性能。这一个斜坡函数是在掩模时配置。,4. MLX90804的应用电路 MLX90804的应用电路如图6.5.2所示，图中，L端是相线，N端是中线，Load端连接电机，速度检测可采用线圈作为速度传感器或者霍尔速度传感器（如MLX5881）。R1、R2、R3、R4、VD1和C1构成芯片的电源电路。图中数值适合在电网线电压为220V使用。电阻功率一般需要0.5W或更高的。设定速度需要采用一个线性的电位器，电位器的阻值约200k。电阻R7用来限制Triac的栅极驱动电流，不是必要的。TEST测试端可开路或连接到VDD上。 MLX90804内部参数的编程需参考MLX90804用户手册。,图6.5.2 MLX90804的应用电路,6.5.2 基于MLX90805的三端双向可控硅单相交流电机控制电路 1. MLX90805的主要技术性能与特点 MLX90805是MELEXIS公司生产的一个功率控制集成电路，适合采用三端双向可控硅（Triac）控制的电阻性或电感性负载，主要用于交流电动机起动和转速控制，也可用于白炽灯控制。 该芯片具有软起动、过热保护功能；可消除电动机起动时的浪涌电流；从最小到最大功率，Triac利用一个线性“斜坡”进行控制；起动速度为0.53s，通过改变选择位选择；片内具有一个用来稳定触发点的频率锁相环；电源电压VDDA为13.516.5V，基准电压VREF为4.35.4V，Triac门极电流ITRG为90mA；掩模可订制在50或60Hz工作。,2. MLX90805的引脚功能与封装形式 MLX90805采用PDIP-8和SOIG8封装，引脚端功能如表6.5.2所示。 3. MLX90805的内部结构与工作原理 MLX90805内部结构方框图如图6.5.3所示。,图6.5.3 MLX90805内部结构方框图,芯片内部包含有： （1）稳压器 芯片电源以交流线电压经半波整流器获得，VDDA引脚端的电压限制在15.5V以内，芯片内部的数字电路部分和一些外围电路电源电压由片内稳压器提供，电压为5V。 （2）模拟电源导通复位 模拟电源导通复位电路跟踪电源电压VDDA，只有当VDDA13V时才产生Triac（双向三端可控硅）触发脉冲。 （3）振荡器 振荡器为芯片内部电路提供时钟。 （4）频率锁相环 频率锁相环电路从电流控制的振荡器获得一个以电网频率作为参考的时钟频率，利用逐次近似计算法减少振荡器调整时间。 （5）基准电压 基准电压来自外接的电位器，用来设定不同的速度。,（6）ADC 来自电位器的模拟信号用来设定速度，利用一个4bit的ADC转换为数字信号。 （7）ROM 来自ADC的数字作为ROM的表地址，ROM表中存储有不同的导通角，总共有16个不同的导通角可选择。 （8）过零点检测 过零点检测电路检出电网线电压过零点，精确的检测可获得好的同步，使驱动Triac的导通脉冲能够在正确的时刻产生。 （9）控制逻辑 控制逻辑电路完成所有的控制功能，如实时同步、平滑软起动、Triac触发等，使电动机运转在设定的速度上。,（10）Triac驱动器 Triac驱动器输出通过一个外接电阻RT（150）驱动Triac，它确定Triac的门极电流和控制Triac作为开关工作。 （11）自动再触发 自动再触发电路跟踪Triac在每个触发脉冲后是否开通，如果一个触发脉冲之后Triac是关断的，在20s后，会再产生一个新的触发脉冲。 （12）过热保护 芯片能够提供一个外部保护电路，典型的是利用一个NTC电阻作为基准电阻，用来跟踪环境温度。如果在THP引脚端的电压等于Vref/2，保护功能有效，芯片即设定的触发角是在ROM地址1存储的数值。连接一个电阻到FB引脚端，可以使检测滞后。 （13）选项 选项电路定义芯片的不同操作模式。,4. MLX90805的应用电路 （1）只有软起动功能的应用电路 采用MLX90805只有软起动功能的应用电路如图6.5.4所示，可实现电动机的平滑软起动，当电网电压加上时，MLX90805将产生Triac触发脉冲，电动机开始升速，并在预定时间之后到达最高速度（电动机以全功率运行）。在软启动后，总是选择最高速度运行（对应于最高的ROM表地址）。图中，SET引脚端连接到Vss。,图6.5.4 只有软起动功能的应用电路,（2）具有软起动功能与采用2线式设置速度的应用电路 采用MLX90805具有软起动功能与采用2线式设置速度的应用电路如图6.5.5所示，电路具有软起动和速度控制功能。电位器采用2线形式连接到芯片，用来设置不同的速度。一个与电位器阻值相等的电阻RP接到VREF引脚端，用来保持ADC输入的比例。ADC的输入信号在0和VREF/2之间变化。对于最低速度，电位器调节到最大值；对于最高速度，电位器调节到最小值。当加上电网电压后，电动机启动，在软起动完成后，电机运转到由电位器设定的速度。 对于最低速度的设定，采用2线式设置速度是不利的，电位器绝对值的偏差使SET引脚端的输入电压产生误差，影响最低速度的精确度。使用3线式连接可以避免这一缺点。 R1、R2和NTC热敏电阻仅在过热保护时才需要，通常可不采用。,图6.5.5 具有软起动功能与采用2线式设置速度的应用电路,（3）具有软起动功能与采用3线式设置速度的应用电路 采用MLX90805具有软起动功能与采用3线式设置速度的应用电路如图6.5.6所示，电路具有软起动和速度控制功能。电位器采用3线形式连接到芯片，用来设置不