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- 38 -国外电子元器件2003年第8期2003年8月无刷直流电机控制器MC33035的原理及应用重庆执诚医疗仪器有限责任公司潘建ThePrinciple and Application of Blushless Direct Motor Controller MC33035Pan Jian摘要:MC33035是美国安森美公司开发的高性能第二代单片无刷直流电机控制器,它包含开环三相或四相电机控制所需的全部有效功能。该器件由具有良好整流序列的转子位置译码器、可提供传感器功率的温度补偿参考、 频率可编程的锯齿波振荡器、 完全可访问的误差放大器以及三个非常适用于驱动大功率MOSFET的大电流推挽底部驱动器组成,因而是一种功能齐全的电机控制器。 文中介绍了MC33035的特点功能和工作原理,给出了由它组成的三相六步全波电机控制和H型电机有刷控制等两种电机控制电路。关键字:无刷;直流电机;控制;MC33035分类号:TP273文献标识码:B文章编号:1006 - 6977(2003) 08 - 0038 - 04新特器件应用1概述MC33035无刷直流电机控制器采用双极性模拟工艺制造,可在任何恶劣的工业环境条件下保证高品质和高稳定性。该控制器内含可用于正确整流时序的转子位置译码器,以及可对传感器的温度进行补偿的参考电平,同时它还具有一个频率可编程的锯齿波振荡器、 一个误差信号放大器、 一个脉冲调制器比较器、三个集电极开路顶端驱动输出和三个非常适用于驱动功率场效应管(MOSFET)的大电流图腾柱式底部输出器。 此外,MC33035还有欠压锁定功能,同时带有可选时间延迟锁存关断模式的逐周限流特性以及内部热关断等特性。其典型的电机控制功能包括开环速度、 正向或反向、 以及运行使能等。2管脚排列及功能定义MC33035的管脚排列如图1所示,各引脚功能定义见表1。3工作原理MC33035的内部结构框图如图2所示。MC33035内部的转子位置译码器主要用于监控三个传感器输入,以便系统能够正确提供高端和低端驱动输入的正确时序。传感器输入可直接与集电极开路型霍尔效应开关或者光电耦合器相连接。此外,该电路还内含上拉电阻,其输入与门限典型值为2. 2V的TT L电平兼容。 用MC33035系列产品控制的三相电机可在最常见的四种传感器相位下工作。MC33035所提供的60/ 120 选择可使MC33035很方便地控制具有60 、120 、240 或300 的传感器相位电机。其三个传感器输入有八种可能的输入编码组合,其中六种是有效的转子位置,另外两种编码组合无效。 通过六个有效输入编码可使译码器在使用60电气相位的窗口内分辨出电机转子的位置。表2所列是其真值表。MC33035直流无刷电机控制器的正向/反向输出可通过翻转定子绕组上的电压来改变电机转向。当输入状态改变时,指定的传感器输入编码将从高电平变为低电平,从而改变整流时序,以使电机改变旋转方向。电机通/断控制可由输出使能来实现,当该管脚开路时,连接到正电源的内置上拉电阻将会启动顶- 39 -无刷直流电机控制器MC33035的原理及应用- 40 -国外电子元器件2003年第8期2003年8月部和底部驱动输出时序。而当该脚接地时,顶端驱动输出将关闭,并将底部驱动强制为低,从而使电动机停转。MC33035中的误差放大器、 振荡器、 脉冲宽度调制、 电流限制电路、 片内电压参考、 欠压锁定电路、 驱动输出电路以及热关断等电路的工作原理及操作方法与其它同类芯片的方法基本类似,这里不再赘述。4实际控制电路4. 1三相六步电机控制电路图3所示的三相应用电路是具有全波六步驱动的一个开环电机控制器的电路连接图。其中的功率开关三极管为达林顿PNP型,下部的功率开关三极管为N沟道功率MOSFET。由于每个器件均含有一个寄生箝位二极管,因而可以将定子电感能量返回到电源。其输出能驱动三角型连接或星型连接的定子,如果使用分离电源,也能驱动中线接地的Y型连接。在任意给定的转子位置,图3所示的电路中都仅有一个顶部和底部功率开关(属于不同的图腾柱)有效。因此,通过合理配置可使定子绕组的两端从电源切换到地,并可使电流为双向或全波。由于前沿尖峰通常在电流波形中出现,并会导致限流错误。 因此,可通过在电流检测输入处串联一个RC滤波器来抑制尖峰。同时, RS采用低感型电阻也有助于减小尖峰。4. 2有刷电机控制电路虽然