经典的电机控制知识介绍(ST).ppt

电机控制,电机驱动,概念，工作原理，拓扑,有刷直流电机 (1),转子 直流电压通过电刷给绕组馈电 定子 永久磁体结构 或者 绕组 (可以单独励磁或者与转子绕组串联或并联),有刷直流电机 (2),电源电压 2 到 320 V 功率 最高 20 kW 转速 最高 30,000 转/分钟,典型应用 音像产品 电剔须 电动玩具 车体功能 工厂自动化,力矩= kI,有刷直流电机-拓扑,应用: 打印机 汽车 空调 工厂自动化 机床,步进电机特别适合需要精确定位的应用，如计算机外设或数控机床。,典型应用参数 电源电压: 12 到 180V DC 电机功率: 最高 300W 转速范围 最高 1000 转/分钟. 步距角精度 : 最低 0.1 度 主要优点 静转矩大 定位精确,步进电机(1),力矩= kI,驱动方法 半步进 全步进单相导通 全步进双相导通 微步进,最常用步进电机 永磁式步进电机 混合式步进电机,步进电机(2),混合式步进电机,转子 永久磁体和一个齿状软铁端帽 定子 装配绕组的磁极,永磁式步进电机,转子 永久磁体(无齿) 定子 装配绕组的磁极,双相单极步进电机,双相双极步进电机,优点 在宽转速范围内可调速 起动时力矩大 速度易于调节 低成本解决方案 交流或直流电源（转子方向与所施电压的极性无关） 缺点 寿命短 电刷噪声，火花干扰，RFI干扰 效率低,普通电机(1),普通电机(2),交流电机或普通电机系列,应用 真空吸尘器 洗衣机 食品加工机 便携工具,普通电机 基本关系式,力矩= kI2,反电动势= ke 转速,力矩= km I,I = (V 反电动势) / R,普通电机 拓扑(1),相角控制,具有成本效益的解决方案 单片机直接装在电源上 双向晶闸管直接启动 调速,吸收反馈注入电流,普通电机 拓扑(2),DC PWM 控制,小波纹电流 降低噪声 优化效率,也叫交流异步或者笼式电机,优点 高耐用性 高可靠性 (无刷) 价格低廉 (无刷, 成熟技术) 高效 (高达 80%) 无噪声,缺点 直到今天，调节转速还需要使用成本昂贵的电子元器件 必要时需要复杂的数学模型（很多关联变量，非线性方程式）,三相供电， 120 相移,感应交流电机(1),磁极绕组特殊排列，并需要适当的波形电流，以产生旋转磁通量。 磁通旋转速度由电压频率和磁极数量确定（上图中有两副磁极） 转子: 转子带有短路绕组 转子速度低于定子频率 感应电机工作原理 定子旋转磁场在转子中感应出电流 (变压器工作原理: 转子的短接绕组可以视为二次侧) 因为感应，转子上也产生磁场 定子与感应的转子磁场之间交互作用，产生旋转力矩: 转子以较慢的速度旋转，磁通量将趋于匹配它们的位置。 从来不会实现同步的（异步电机），因为，不会再感应出更多电流。,感应交流电机(2),2 相感应交流电机,感应交流电机(3),感应交流电机 基本力矩对转速特性,感应交流电机 标量控制(1),通过提高定子电压改变有效力矩,感应交流电机 标量控制(2),通过改变电压频率比，调节电机转速,电压值 = k x 频率：使最大力矩保持恒定 (V/ f = k 产生恒定电流，从而形成恒定的定子磁场。)这种方法叫做标量控制。,感应交流电机 标量控制(3),基本原则是保持压频比V/f 恒定，以产生恒定力矩(无需调节：开环控制) 优点: 简单 实施快速简易 计算工作很少 缺点: 负载变化反应差 效率不高 安装一个低成本的转速表信号发生器（传感器），可以确定精确速度，提高效率，调节力矩。 在中等性能的系统中，一个专用的8位单片机完全可以实现一个控制程序，以减少标量控制的缺点 (最好使用 ST92141),感应交流电机 标量控制(4),转差调节 调节定子电压，保持转差恒定,感应交流电机 矢量控制,描述振幅和相位（使用的矩阵和矢量）的复杂变量。 优点: 低速时全力矩 动态特性优异 四象限工作 短期过负载能力 转子定位 缺点: 需要电机数学模型 需要一个功能强大的CPU（16位单片机、数字信号处理器） 相位电流和转子定位编码器需要成本昂贵的传感器 需要执行复杂的算法 典型应用领域：高端工业设备驱动器、伺服系统、机器人 无传感器解决方案（使用Kalman滤波器和观察器），但是实施起来更加困难，有时还涉及到专利问题。,永磁式无刷直流电机 (BLDC),主要 优点 : 高效 (最高 95%) 静音工作 可靠/产品寿命长（无刷） 尺寸/功率比高 起动力矩大 主要应用（针对以上 优点） ： 压缩机（空调、冰箱） 风扇 汽车制造(燃油泵和水泵、散热风扇、气候控制) 家电 (真空吸尘器、食品加工机) 电动汽车 办公自动化 (激光打印机和复印机),BLDC 工作原理,同步: 定子磁通与转子机械旋转速度相同. 定子描述: 3 相绕组 (1副或 2 副或更多副磁极) 转子描述: 永久磁铁 对于一副磁极: 1 个电周期 (6 步) = 1 机械周期,BLDC (1),一副磁极电机,BLDC (2),两副磁极电机,BLDC 驱动模式: 6 步工作原理 (1),绕组 A, B, C中的电流,BLDC 驱动模式: 6 步工作原理 (2),三相中一相的信号,BLDC 控制方法(1),必须始终知道转子的位置，这样才能达到自动换向状态（最佳效率）。至少有两种可用方法来确定转子的位置。 霍尔效应传感器（传感器模式） 反电动势检测（无传感器模式） 当绕组上的电流与同一绕组中的反电动势同相时，产生自动换向。 控制过程就是使这两个信号同相。 逆变器在电机绕组中产生电流。 永久磁铁在电机绕组中感应出反电动势电压。 反电动势是某一绕组的磁铁运动在下一个绕组中感应出的电压， emf=d/dt。反电动势与供给电机的电源无关（例如，只要用手旋转转子就可能产生反电动势）,BLDC 控制方法(2),电流式控制 在绕组中的施加电流 电机真正的直流 准确控制六步中每一步的电流 可以控制力矩 电压式控制 PWM 周期提供的控制电压 无法精确控制电流（只能限制最大电流）,BLDC 控制拓扑,分立控制方法: 微处理器 :ST5/ST7 栅驱动器 IC: L638X IGBTs 或者Power MOS,单片控制方法 powerSPIN 系列,52V,3A,60V,600V,20A,60A,洗衣机 冰箱压缩机 空调 真空吸尘器和食器加工机,汽车散热风扇 燃油泵和水泵 气候控制,工业应用 汽车 空调 工厂自动化 打印机,电机控制应用: 2 种方法,电机驱动,产品组合,L6384 L6385 L6386 L6387,L293 L298 L297 L6506,L6201/02/03 L6234,L6205 L6206 L6207 L6208 L6235,L6225 L6226 L6227 L6228 L6229,双极电机驱动器,高压半桥驱动器,BCD (DMOS) 电机驱动器,新BCD 电机驱动器 大电流,新BCD 电机驱动器 标准电流,产品概述,最大均方根电流,步进 电机驱动器,功率极和 PWM,双全桥,全桥,0,L293,三相电桥,三相电机 驱动器,L6201,L6202,L298,L6234,L6203,FUNCTIONALITY,1,2,3,4,L6205 L6206,L6207,L6235,L6208,L6225 L6226,L6227,L6229,L6228,功率,控制,逻辑解码年 PWM,栅驱动器,L297,PWM 电流 控制器,L6385,L6384,L6506,L6387,L6386,电机控制产品阵容,PowerDIP,SO,PowerDIP,DIP,MultiWATT,PowerSO,SO,PowerDIP,PowerSO,MultiWATT,1.0,SO,PowerDIP,PowerSO,SO,PowerDIP,PowerSO,SO,PowerDIP,PowerSO,SO,PowerDIP,PowerSO,2.0,L293DD L293D,L293B L293E,L298P L298(H)N,L6201 L6202 L6203 L6201PS,L622xD L622xN L622xPD,L620xD L620xN L620xPD,L6225/6 Paralleled Bridges,L6205/6 Paralleled Bridges,DFB,DFB,DFB,FB,DFB,DFB,FB,FB,0.5,1.5,2.5,0,简易计算. 假设: 功耗 SO 1W PDIP 2W PSO 4W Mwatt 5W Vs=24V,同时使用两个全桥,同时使用两个全桥 占空比=100%,电流能力对封装,电流能力对器件及封装,L6225,L6226,L6227,L6228,L6229,L6205,L6206,L6207,L6208,L6235,三相全桥,双H桥,基本功率极 过流固定 最小封装 用于双DC或步进,增强型功率极 可设置过流 诊断输出 用于双DC或步进,带 PWM的功率极 双电流控制 用于双DC或步进,步进电机驱动器 单片 用于双极步进,无刷 电机驱动器 解码逻辑霍尔传感器 PWM 电流控制 转速表输出,powerSPIN 产品阵容,2.4A,1.2A,1.6A,0.8A,0.6A,1.2A,0.9A,1.8A,假设 Tj=125C Vs=24V 同步整流 SO Pdmax=1W DIP Pdmax=2W PowerSO Pdmax=3.5W,0.4A,0.9A,0.6A,1.3A,PowerSO,双直列 (DIP),SO,L622x 双,L622x 并联,L620x 双,L620x 并联,powerSPIN 额定电流,powerSPIN 系列特性表,L638X 简表,新,新,p o w e r S P I N,驱动器系列产品,Power MOS,模拟控制核心,直流电机,步进电机,无刷,Power MOS,L620X 用于提高大电流 (5.6A峰流, 2.8Arms),L622X 用于提供小电流的 (2.8A峰流, 1.4Arms),PowerSPIN: 用于大规模定制的电机驱动器平台,工作电源电压 8 到52V PowerMOS 输出极： 在 Tj = 25 C时，典型 Rds(on) = 0.3 或者 0.73 本征快速续流二极管 两个覆盖不同额定电流的产品类别: L620X 和L6235: 5.6 A 峰流和 2.8 A rms L622X: 2.8 A 峰流和 1.4 A rms 并联工作将峰值电流和均方根额定电流提高一倍! 扩展型保护系统: 用于 过流保护的无耗上桥臂电流检测 互导保护 热保护 欠压保护 CMOS/TTL 输入 工作频率高达 100KHz PowerSO, SO 和DIP 封装: 适合不同的额定功率,PowerSPIN 电机驱动器产品系列 共性,powerSPIN 产品阵容,L6225,L6226,L6227,L6228,L6229,L6205,L6206,L6207,L6208,L6235,三相电桥,双 H-Bridge,基本功率极 固定过流 最小封装 用于双DC或 步进电机,增强型功率极 可设定过流 诊断输出 用于双DC或者 步进电机,内置 PWM控制器的功率极 带电流控制 用于双直流或 步进电机,步进电机驱动器 单片 用于双极 步进电机,无刷 电机驱动器 霍尔传感器解码逻辑 PWM 电流控制 转速表输出,powerSPIN 额定电流,2.4A,1.2A,1.6A,0.8A,0.6A,1.2A,0.9A,1.8A,假设 Tj=125C Vs=24V 同步整流 SO Pdmax=1W DIP Pdmax=2W PowerSO Pdmax=3.5W,0.4A,0.9A,0.6A,1.3A,PowerSO,双直列(DIP),SO,L622x 双,L622x 并联,L620x 双,L620x 并联,Vboot,栅,逻辑,全桥,OCD,THERMAL,PROTECTION,栅,逻辑,全桥,OCD,CHARGE,PUMP,VSA,OUT1A,OUT2A,SENSEA,VSB,OUT1B,OUT2B,SENSEB,VBOOT,VCP,ENA,IN1A,IN2A,ENB,IN1B,IN2B,L6205 / L6225 概述,L6206 / L6226 概述,L6207 / L6227 概述,L6208 / L6228 概述,L6235 / L6229 概述,powerSPIN 系列产品特性表,=,Imax 5.6A (2.8) peak 2.8A (1.4) DC,输出极 额定电流,EN,Over Temperature,I1A / n,I2A / n,(I1A + I2A) / n,To 栅 逻辑,From Bridge B,OCD Comparator,Iref,OCD Comparator,GND,GND,C or 逻辑,+5V,GND,VSA,OUT1A,OUT2A,Power DMOS n cells,Power DMOS n cells,Power SENSE 1 cell,Power SENSE 1 cell,I1A,I2A,CEN,REN,Internal Open-Drain,L6208/28,无耗过流检测(1),无耗过流检测(2),ENA,Over Temperature,I1A / n,I2A / n,(I1A + I2A) / n,To 栅 逻辑,OCD Comparator,Iref,GND,GND,C or 逻辑,+5V,GND,VSA,OUT1A,OUT2A,Power DMOS n cells,Power DMOS n cells,Power SENSE 1 cell,Power SENSE 1 cell,I1A,I2A,CEN,REN,Internal Open-Drain,L6205/25 L6207/27,Bridge B is Identical,无耗过流检测(3),OCDA,Over Temperature,I1A / n,I2A / n,(I1A + I2A) / n,To 栅 逻辑,OCD Comparator,Iref = 1.2V / RCLA,GND,GND,C or 逻辑,+5V,GND,VSA,OUT1A,OUT2A,Power DMOS n cells,Power DMOS n cells,Power SENSE 1 cell,Power SENSE 1 cell,I1A,I2A,CEN,REN,Internal Open-Drain,L6206/26,ENA,GND,RCLA,PROGCLA,1.2V,无耗过流检测(4),L6235/29,Over Temperature,(I1 + I2) / n,OCD Comparator,Iref,OCD Comparator,Power SENSE 1 cell,Internal Open-Drain,I1 / n,I2 / n,VSA,OUT1,OUT2,Power DMOS n cells,Power DMOS n cells,Power SENSE 1 cell,I1,I2,DIAG,To 栅 逻辑,GND,GND,C or 逻辑,+5V,GND,CEN,REN,EN,I3,OUT3,VSA,Power DMOS n cells,Iref,I3 / n,EN,Output Current,IS OVER,tOCD(ON),tEN(FALL),tEN(RISE),VEN(LOW),EN,Output Current,tDISABLE,VTH(ON),tD(ON)EN,过流保护,I1,EN = DIAG,I2,I3,“刹车” 命令,过流-禁止时间,BLDC 电机刹车中的过流保护,SENSEA (or B),感应比较器,Vref A (or B),RSENSE,消隐时间单稳态,1 s,RCA (or B),Q,R,S,2.5 V,5 mA,到栅逻辑,RCA (or B) 单稳态,比较器输出,消隐电路,单稳态 设置,从下桥臂栅驱动器,(0),(1),PWM 电流控制 固定关断时间单稳态,V,RC,T,RCRISE,T,RCRISE,1us t,BLANK,1us t,BLANK,D,C,B,A,D,C,Synchronous or,Quasi,-,同步整流,B,ON,0,-,V,REF,Fast Decay,Slow Decay,Bridge Status,I,OUT,V,REF,R,SENSE,T,ON,T,OFF,5V,2.5V,0.69RC,OFF,OFF,ON,V,REF,V,SENSE,SENSEA (or B),Vref A (or B),RSENSE,1 s,RCA (or B),Q,R,S,2.5 V,5 mA,从栅驱动器下桥臂,(0),(1),PWM 电流控制-典型波形(1),PWM 电流控制-典型波形(2),PWM 电流控制 快速衰减对慢速衰减,IN1A, IN2A, IN1B, IN2B, CONTROL, HALF/FULL, CW/CCW, CLOCK, RESET, H1, H2, H3, FWD/REV, BRAKE, EN, ENA, ENB (ONLY L6206/26, L6235/29),5 V,ESD Protection,EN, ENA, ENB (Other Devices),5 V,ESD Prot.,Internal Open Drain for Over Current & Over Temperature Protection,DIAG, OCDA, OCDB (ONLY L6206/26, L6235/29),Internal Open Drain for Over Current & Over Temperature Detection,逻辑 输入引脚结构,L6205/25, L6206/26, L6207/27,逻辑 输入真实值,L6235/29 解码 60 和120 霍尔效应间隔,IOUTA,IOUTB,Clock,8,1,2,3,4,5,6,7,启动或复位,半步,启动或复位,IOUTA,IOUTB,Clock,8,2,4,6,8,2,4,6,Wave (Full Step 1 Phase-On),步进电机驱动顺序生成(1),步进电机驱动顺序生成(2),VSA,VSB,VBOOT,CP,10 V,10 V,5 V,至上桥臂 栅 驱动器,电荷泵 振荡器,内部电荷泵,现有评估板 EVAL6205N EVAL6206N, EVAL6206PD EVAL6207N EVAL6208N, EVAL6208PD EVAL6235N,PractiSPIN ST7 电路板现已上市,推广工具,ST7 C,控制器电路板,RS 232 串口,简单 ASCII 命令界面 命令实例: speed 1000 go stop . . .,专用电路板,34 线扁平电缆,新,PractiSPIN 评估工具(1),PractiSPIN 评估工具(2),新,PractiSPIN 评估工具(3),新,powerSPIN -典型应用和设计提示,p o w e r S P I N,驱动器产品系列,新,典型应用和设计提示,L6205/25,典型应用 L6205/25,典型应用 L6206/26,L6206/26,典型应用 L6207/27,L6207/27,典型应用 L6208/28,L6208/28,典型应用 L6235/29 (1),L6235/29,速度环路转速表输出,典型应用 L6235/29 (2),L6235/29,速度环路转速表输出,与目标转速成正比的电压,转速错误信号馈送设备的参考电压，电压与输入电流成正比，因此也和力矩成正比,运算放大器集成转速波形（其平均值与转速成正比），并与转速设定电压对比，提供转速错误信号。,设置转速表输出脉冲时间: tPULSE = 0.6 RPULCPUL,+,-,VS = 8 52 V,GND,SENSEA,SENSEB,VSA,VSB,VBOOT,CP,体电容吸收回流，防止电源电压超过最大额定值 因为品质电容，ESR效应超过电容效应 ESR 最大容许波纹电流 / 峰流 C = 100 220uF,敏感电阻器在回流过程中消耗能量，并在SENSE引脚上产生负电压。 应当降低这个元器件的电阻. 比较器对比RSENSE电阻上的压降与参考电压。 RSENSE电阻值越低电流误差越大，这是因为噪声和比较器偏压的原因: 所以必须避免 RSENSE 电阻值过小. RSENSE = 0.5V / Ipeak,对于 L620X 和L6235, 一个100 的电阻器有助于降低 EMI干扰,选择外部元器件,Output current,R=20 k,R=47 k,R=100 k,Off-time 与External Capacitor Value,Minimum allowable 接通时间 与External Capacitor Value,tOFF = 0.6 R C + tDT (tDT = 1 s 典型值 : 死时),PWM 电流控制- 外部RC网络选择,RCL k,OCD 阈值 A,L6206/26,连接PROGCL 引脚到 GND 设置典型OCD 阈值，L6206设置为 5.6A, L6226设置为 2.8A,L6226 的OCD 阈值 是报告阈值的一半,过流检测（OCD）可编程阈值,典型禁用时间对外部电容值,建议禁用时间 高于 100 s,OCD - 设置禁用时间(1),OCD - 设置禁用时间(2),OCD 干预延时对外部电容值,建议延时 低于 2 s,EN 引脚上到外部RC网络建议值: 10 nF, 33 k,100220nF,L62XX,VSA,VSB,VBOOT,CP,L62XX,VSA,VSB,VBOOT,100220nF,至其它器件,CP,1N4148 或快速肖特基二极管,33nF; 为了获得更佳性能不要串联电阻器,建议多于34 的器件共用同一电荷泵电路,共用电荷泵电路,电源电压范围 8 到 52 V,推荐电源电压 12 V 当Vs 12 V时，(VbootVs) 大约 10 V Lower Vboot 高于 RDS(ON),VBOOT - VS V,DMOS结构击穿: 60V,额定电压(1),额定电压(2),推荐电源电压 52 V 输出极两个引脚之间的差分电压很容易达到60V,电源电压范围 8 到 52 V,DMOS结构击穿: 60V,VS,SENSE,OUT1,OUT2,PCB Parasitic Inductance,PCB 寄生电感,体电容 等效 电路,ESR,ESL,RSENSE,Dangerous High Differential Voltage,额定电压(3),推荐电源电压 52 V 输出极两个引脚之间的差分电压很容易达到60V,电源电压范围 8 到52 V,DMOS 结构击穿电压 : 60V,+,-,VS = 8 52 V,GND,SENSEA,SENSEB,VSA,VSB,VBOOT,CP,逻辑 GND 直接连接电源接地,电源接地是体电容的负极,优质陶瓷电容 100 220 nF,近区,其他逻辑 GND 连接,近检测路径直接连接电源接地,不要在这里连接 逻辑 GND ! 电压降低因为感应区的电流可能会干扰逻辑 GND,不要把二极管放在这里! 回流无法回到体电容，可能会产生高压尖峰脉冲，破坏IC。,近路径 电荷泵连接电压和电流开关在600 kHz 时可能会产生噪声,布局考虑事项,L6205/25 L6206/26,SENSEA,VSA,OUT1A,OUT2A,SENSEB,VSB,OUT1B,OUT2B,ENA,IN1A,IN2A,ENB,IN1B,IN2B,等效器件: 1 全桥,等效 RDS(ON) : 0.15 典型值. (L622X是0.3 ),最大均方根电流: 2.8 A 每个均衡器半桥 (L622X是1.4 A ),最大峰流: 5.6 A每个均衡器半桥 ( L622X是2.8 A ),过流 阈值 : 5.6 A每个均衡器半桥 (L622X是2.8 A ),能正反向驱动1个直流电机 或者只能反向驱动 2 个直流电机,并联(1),并联(2),L6205/25 L6206/26,SENSEA,VSA,OUT1A,OUT2A,SENSEB,VSB,OUT1B,OUT2B,ENA,IN1A,IN2A,ENB,IN1B,IN2B,能驱动1个直流电机FWD / REV 或者只能驱动2个 直流电机 FWD,等效器件: 1 个全桥,等效 RDS(ON) : 0.15 典型值 ( L622X是0.3 ),最大均方根电流: 5.6 A每个均衡器半桥 (L622X是2.8 A ) 一次一个均衡器半桥*,最大峰流: 11.2 A每个均衡器半桥 (L622X是5.6 A )一次一个均衡器半桥*,过流 阈值: 11.2每个均衡器半桥 (L622X是1.4 A )一次一个均衡器半桥*,* : the 2 等效 Half Bridges can simultaneously sink or simultaneously source half of the maximum current,并联(3),L6205/25 L6206/26,只能驱动1个直流电机FWD,等效器件: 1 个半桥,等效 RDS(ON) : 0.075 典型值 (L622X是0.15 ),最大均方根电流 : 5.6 A (L622X是2.8 A ),最大峰流: 11.2 A (L622X是5.6 A ),过流 阈值: 11.2 A (L622X是5.6 A ),SENSEA,VSA,OUT1A,OUT2A,SENSEB,VSB,OUT1B,OUT2B,ENA,IN1A,IN2A,ENB,IN1B,IN2B,L6205/25 L6206/26 L6207/27 L6208/28,正常驱动 (同时两个全桥),微步,波形驱动 (同时一个全桥),半步 (同时一个/两个 全桥, 交替),L622X 功耗提高一倍,功耗对输出电流双全桥,L6229 功耗提高一倍,L6235/29,功耗对输出电流三相电桥,L6205/25 L6206/26 L6207/27 L6208/28,总功耗,在上升和下降时间的功耗,在负载时的功耗,开关功耗,上升/下降时间,PowerMOS 漏-源通态电阻,输出峰流,输出均方根电流,输出平均电流,开关频率,时间,负载时间,PowerMOS 换向时间,占空比,电源电压,体二极管电压降,静态电流,静流损耗,评估功耗- 定义,正常驱动模式,L6205/25 L6206/26 L6207/27 L6208/28,（准同步快速衰减),(同步慢衰减),（准同步快速衰减),(同步慢衰减),评估功耗 步进电机 Driving,板上铜区,板上铜区,结到环境的封装热阻(1),结到环境的封装热阻(2),板上铜区,板上铜区,新,practiSPIN 评估工具 加强功率热分析,电机驱动,L638x 高压栅驱动器产品系列,A 电机控制Application,电机控制应用,A Lighting Application,照明设备应用,An UPS Application,UPS应用,L638x 共性,L6384,主要特性 1 个逻辑输入 2个输出 输入与高压栅驱动器同步（ HVG） 与低压栅驱动器不同步（ LVG） 可调死时 / 关机输入 输入兼容 Vcc Vcc 欠压锁定 (在12V时,导通， 在10V时关断) 在15.6V (典型) 时， Vcc内部钳位,L6385,L6386,L6387,L6388,新,L638X 简表,新,电机驱动,L638x 典型应用和设计提示,典型应用和设计提示,L638x 高压栅驱动器系列,L6386:SD 特性/DIAG 引脚,L6386: 关机定时,L6384: 关机功能,内部引导二极管,是否需要一个外部引导二极管?,引导二极管：对称半桥,引导二极管：对称半桥,DMOS Rdson 效应: If: RDS(ON) = 125 ohm TCHARGE = 5 us (占空比为 98%时20KHz ) Q栅 = 50 nC VDROP = (Q栅 / TCHARGE) * RDS(ON) = 1.25V 如果你需要一个 大MOSFET/IGBT 而且频率很高， 那么需要一个外部二极管 !,引导二极管：内部 DMOS Rdson,引导电容: 尺寸 (1),引导电容: 尺寸 (2),跟踪寄生电感, 3V 表示OUT节点上低于接地电压的最大电压，但这有什么真正意义呢？我们看下面的条件: 在接地电压以下输出节点静态 在接地电压以下输出节点动态,L638x: 低于GND电压的OUT节点(1),9V,二极管正向峰值: 我们打开下桥臂续流二极管所需的电压,低于GND脉冲尖峰的OUT节点很容易达到15V!,L638x: 低于GND电压的OUT节点(2),必须注意衰减，避免引导电容 充电超过 18V (绝对最大额定值)，因为在OUT节点上连续低于GND电压。 实例: 如果Vcc=15V, 在OUT引脚上最大连续电压低于GND电压 : 15V (Vcc)-18V(Vboot max.) = - 3V,L638x: 低于GND电压的OUT节点(3),L638x: 低于GND电压的OUT节点(4),L6386有两个接地引脚：信号和电源接地. 连接这两个引脚有两种不同的方法: 一起连接 (最好) 分开连接,SGnd 与Pgnd 之间的压差最小化 关断驱动环路必须优化（以最大限度降低寄生电感）栅!,栅 驱动环路短（寄生阻抗小） 两个接地之间压差大!,L6386:两个接地?,L6386: 不要做!,三相电路板布局实例：优化跟踪寄生电感,L6386 三相电路板：布局,L6386 三相电路板: Layout,L638x: OUT引脚如何保持在18V 限制内?,感应导通,感应导通: 关断电阻器+ 驱动器产生,感应导通: 解决方案,没有更多的感应导通问题. 降低功耗, 因为可以达到高dV/dt，没有感应导通 控制导通速度 (通过导通电阻的方式) 控制关断速度 (通过关断电容+ 关断电阻或 RSWITCHING 视拓扑情况而定) 栅驱动环路 PCB 布局在 PCB 跟踪寄生阻抗方面并不是很重要，因此，这些元器件更换灵活性较高. 极小的关断环路: IGBT 栅关断电流在一个很短的环路内流动，因为PNP可以放在 IGBT 栅的旁边. 降低栅驱动器的电源接地电流: 接地噪声更小,感应导通: 解决方案,通过关断电容的方法，可以选择较低的关断速度，无需影响“感应导通”，提高EMI抗干扰性.,感应导通: 控制关断速度,电机驱动,竞争产品,竞争产品 与powerSPIN,竞争产品 其他产品与 powerSPIN,竞争产品 - IR 产品与 L638X,目录,L638X, HV 栅 驱动器家族 Aldo NOVELLI 产品系列描述 L638X, HV 栅 驱动器产品系列 Vincenzo MARANO 应用 设计实例 竞争产品分析 Domenico ARRIGO 产品选择指南 Domenico ARRIGO 常见问题 Vincenzo MARANO powerSPIN家族 L638X,电机驱动,产品选择,L6384 L6385 L6386 L6387,L293 L298 L297 L6506,L6201/02/03 L6234,L6205 L6206 L6207 L6208 L6235,L6225 L6226 L6227 L6228 L6229,双极电极驱动器,高压半桥驱动器,BCD (DMOS) 电机驱动器,新的 BCD 大电流电机驱动器,新的BCD 标准电流电机驱动器,产品概述,最大 RMS电流,步进电机 电机驱动器,功率极 和 PWM,双 全桥,全桥,0,L293,三相电桥,三相 电机驱动器,L6201,L6202,L298,L6234,L6203,FUNCTIONALITY,1,2,3,4,L6205 L6206,L6207,L6235,L6208,L6225 L6226,L6227,L6229,L6228,功率,控制,逻辑 Decoding & PWM,栅 Driver,L297,PWM Current 控制器,L6385,L6384,L6506,L6387,L6386,电机控制产品阵容,PowerDIP,SO,PowerDIP,DIP,MultiWATT,PowerSO,SO,PowerDIP,PowerSO,MultiWATT,1.0,SO,PowerDIP,PowerSO,SO,PowerDIP,PowerSO,SO,PowerDIP,PowerSO,SO,PowerDIP,PowerSO,2.0,L293DD L293D,L293B L293E,L298P L298(H)N,L6201 L6202 L6203 L6201PS,L622xD L622xN L622xPD,L620xD L620xN L620xPD,L6225/6 并联电桥,L6205/6 并联电桥,DFB,DFB,DFB,FB,DFB,DFB,FB,FB,0.5,1.5,2.5,0,简化校准. 假设: 功耗性能 SO 1W PDIP 2W PSO 4W Mwatt 5W Vs=24V,同时两个全桥,同时两个全桥, 占空比=100%,电流能力与封装,电流能力与器件和封装,L6225,L6226,L6227,L6228,L6229,L6205,L6206,L6207,L6208,L6235,三相电桥,双 H-Bridge,基本功率极 固定过流 最小封装 用于双DC或 步进电机,增强型功率极 可设定过流 诊断输出 用于双DC或者 步进电机,内置 PWM控制器的功率极 带双重电流控制 用于双直流或 步进电机,步进电机驱动器 单片 用于双极 步进电机,无刷 电机驱动器 霍尔传感器解码逻辑 PWM 电流控制 转速表输出,powerSPIN 产品阵容,2.4A,1.2A,1.6A,0.8A,0.6A,1.2A,0.9A,1.8A,假设 Tj=125C Vs=24V 同步整流 SO Pdmax=1W DIP Pdmax=2W PowerSO Pdmax=3.5W,0.4A,0.9A,0.6A,1.3A,PowerSO,双直列(DIP),SO,L622x Dual,L622x Parallel,L620x Dual,L620x Parallel,powerSPIN 额定电流,powerSPIN 系列产品特性表,L638X 简表,新,powerSPIN -常见问题,p o w e r S P I N,驱动器产品系列,新,常见问题,常见问题 (1),使用快速衰减有哪些优点和缺点? 电流控制优异，在高电机L/R和/或小整流方面 电流控制优异，当电流曲线下降斜率之后（例如微步进) 更高的波纹电流和噪声 电机铁芯内IC功耗较高 输出引脚 低于GND或高于 VS 通过L638x短关断延迟和下降时间驱动一个场效应MOS晶体管有哪些优点和缺点? 低功耗 高EMI, dV/dt, 输出引脚低于 GND L6235能管理一个无传感器的BLDC电机应用吗? 不能,常见问题 (2),powerSPIN IC的最大功率输出是多少? 显而易见，这取决于你选用的器件，对于大多数功率器件，最大输出功率的限制因素是功耗而不是最大额定值。对于使用L6208PD的典型应用，这个器件可以在两个电桥内连续输出1.75 A的电流。对于一个48V额定电压的电机，你应该考虑总输出功率大约150W的器件。 我能找到一个比每步16微步的practiSPIN 工具更高解析度的工具吗? 可以，使用同一硬件，只要改变软件我们可以把解析度提高到每步64步，这是通过使用一个8位PWM控制器实现的。要想提高解析度达到64微步以上，你还需要一个解析度更大的DAC或PWM输出。 practiSPIN 系统支持哪些器件? 所有的 powerSPIN 系列产品,常见问题 (3),电流控制和限流功能有什么差别? 电流控制检测敏感受电阻器，提供整流功能。过流检测功能检测上桥臂的电流，保护短路负载或输出到接地的短路。 practiSPIN tool能够驱动两个步进电机吗? 不能，因为一个典型的双进步进电机需要两个H-Bridges，所以系统只能驱动一个步进电机.,我可以使用