无刷直流三相PWM电动机驱动器A3936及其应用

找电源工作 上电源英才网 O 引言引言 无刷直流电动机电动机以其具备交流电动机结构简单 运行可靠 维护方便等优点 同时又具备直流电动机的效率高 调速性能 好等诸多特点 而在工业控制 仪器仪表 航空航天等领域的 应用日益广泛 A3936就是 Allegro 公司推出的新一代三相无 刷直流电动机专用控制 驱动器芯片 1 A3936的特点功能的特点功能 1 1 主要特点主要特点 A3936是美国 Allegro 公司生产的新型 DMOS 三相 PWM 电机 驱动器 它主要包括换相逻辑和功率驱动电路 可通过给定控 制电压信号和方向控制逻辑信号来完成无刷直流电动机的调速 和正反转控制 另外 A3936还具有内部欠压锁定 交叉电流 保护 过热保护等功能 因而使用非常方便 此外 A3936 还 具有 3A 50V 的连续输出 并具有可编程的四种续流工作模式 包括 slow 模式 fast 模式和2种 mixed 模式 同时可低功耗同 步整流控制 A3936的输出电阻在拉电流时的典型值为0 55 灌电流时的典型值为0 35 A3936芯片内部带有欠压锁定 交叉电流保护和过热保护功能 并有睡眠及空闲模式 以及可 制动功能和死区设置 1 2 引脚介绍引脚介绍 A3936芯片采用44脚 PLCC 封装型式 其引脚排列如图1所示 找电源工作 上电源英才网 O 引言引言 无刷直流电动机电动机以其具备交流电动机结构简单 运行可靠 维护方便等优点 同时又具备直流电动机的效率高 调速性能 好等诸多特点 而在工业控制 仪器仪表 航空航天等领域的 应用日益广泛 A3936就是 Allegro 公司推出的新一代三相无 刷直流电动机专用控制 驱动器芯片 1 A3936的特点功能的特点功能 1 1 主要特点主要特点 A3936是美国 Allegro 公司生产的新型 DMOS 三相 PWM 电机 驱动器 它主要包括换相逻辑和功率驱动电路 可通过给定控 制电压信号和方向控制逻辑信号来完成无刷直流电动机的调速 找电源工作 上电源英才网 和正反转控制 另外 A3936还具有内部欠压锁定 交叉电流 保护 过热保护等功能 因而使用非常方便 此外 A3936 还 具有 3A 50V 的连续输出 并具有可编程的四种续流工作模式 包括 slow 模式 fast 模式和2种 mixed 模式 同时可低功耗同 步整流控制 A3936的输出电阻在拉电流时的典型值为0 55 灌电流时的典型值为0 35 A3936芯片内部带有欠压锁定 交叉电流保护和过热保护功能 并有睡眠及空闲模式 以及可 制动功能和死区设置 1 2 引脚介绍引脚介绍 A3936芯片采用44脚 PLCC 封装型式 其引脚排列如图1所示 2 A3936的工作原理的工作原理 找电源工作 上电源英才网 2 1 通电控制规律通电控制规律 A3936内部具有全桥驱动驱动的功率逻辑开关单元和位置传感器 的信号处理单元 可用来控制电动机定子上各相绕组通电的顺 序和时间 全桥驱动的功率逻辑开关单元可将电源的功率以一 定的逻辑关系分配给电动机定子上的各相绕组 以使电动机产 生持续不断的转矩 位置传感器的信号处理单元可将电动机转 子的位置信号转换为电信号 以便为功率逻辑开关电路提供正 确的换相信息 控制电动机定子绕组换相 同时 电动机的转 向还受到38脚方向控制逻辑的控制 三者之间的逻辑关系如表1 所列 2 2 负载电流调节负载电流调节 找电源工作 上电源英才网 负载电流可通过 A3936内部的固定低电平 使用4MHz 晶振时 典型值为24 s PWM 电路进行调节 当 H 桥正常工作时 电动 机绕组电流上升 直到到达阈值为止 该阈值由下式决定 达到阈值时 逻辑电路将关闭 H 桥 负载电流在感应电动势 的作用下进行续流 其续流时的流通路径由 slow mixed 续流模 式和同步整流模式决定 2 3 续流控制模式续流控制模式 A3936的输入引脚 PFD1和 PFD2的电平信号决定了过流关断 或 PWM 斩波时负载电流的不同续流模式 根据 PFDl 和 PFD2 电平信号的不同 A3936共有四种续流控制模式 slow 模式 fast 模式和两种 mixed 模式 不同的续流模式决定了不同的负 载电流波形 PFD 电平信号与续流模式之间的关系如表2所列 2 4 同步整流模式同步整流模式 当 A3936的 SR 引脚为高电平时 使能同步整流模式 此时 负载电流按照控制逻辑选定续流模式进行续流 在续流期间 同步整流控制电路开通对应 MOSFET 管 以使得负载电流同时 可以通过 MOSFET 管续流 从而降低续流时的导通电压 减小 导通损耗 同时 该同步整流控制电路还考虑了死区保护 故 可防止桥臂直通 3 A3936的应用电路的应用电路 找电源工作 上电源英才网 A3936无刷直流电动机驱动驱动集成电路由于其集成度高 外围 元件少 使用起来非常简便 其外围电路连接图如图2所示 电路连接后 便可设置续流控制模式和同步整流模式 也可 不用 之后 只需给出电动机旋转的方向 由38脚的控制逻辑 决定 和旋转的速度 由10脚 REF 的电压决定 即可完成对电 动机的控制 某型船载卫星电视接收系统的伺服驱动控制需要 对接收天线的水平 俯仰和横滚三个方向进行伺服驱动控制 其控制核心采用 PC104计算机 并利用其 I O 口 25针并口 实 现对 A3936的控制 由于 PC104的输出为数字量且需控制三台 无刷直流电动机 因此 本设计增加了4路8位 D A 转换电路 MAX505和8位选通开关 CD4099 MAX505用于控制电动机转速 CD4099则用于控制电动机的转向 其电路结构图如图3所示 找电源工作 上电源英才网 PC104标准并口具有12个输出位和5个输入位 其中8位数据 位 DO D7中的 D0 D6是送给 MAX505的数据 可经 D A 转换 后用于控制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引脚控制 用于决定 DO D6应当转 换到 VOUTA VOUTB VOUTC 中的哪个输出端 WR 为写控 制端 由 PC104并口的16引脚控制 但当数据写操作完成后 必须将 WR 端置1 D7代表转动方向 D7为0代表顺时针转动 D7 为1代表逆时针转动 D7通常连接到 CD4099的引脚3上 可以 使 CD4099根据 A0 A1的地址数据将此方向的信息送到相应的 输出端 从而控制相应 A3936 并最终实现对相应无刷直流电 动机的方向控制 当需要对无刷直流电动机进行控制时 只需 对相应的地址 0X378 0X37A 写入控制字 便可实现对电动机 的转动方向和转速的控