兩款直流電機(jī)功率驅(qū)動芯片及其應(yīng)用

1、兩款直流電機(jī)功率驅(qū)動芯片及其應(yīng)用    隨著功率電子技術(shù)的飛速發(fā)展,直流電機(jī)的功率驅(qū)動集成電路也越來越多,它們具有效率高、輸出電流大、需要外接的元件少等特點。本文介紹SA60以及LMD18245這兩種芯片的引腳功能、特點及其各自的應(yīng)用。SA60和LMD18245分別是美國Apex公司和NS公司推出的面向中小型直流電機(jī)的全橋功率輸出電路。它們既具有在外接少量元件的情況下實現(xiàn)電機(jī)的功率驅(qū)動、控制以及提供保護(hù)等功能的共性,又具有各自特色。下面就其引腳、功能特點及其典型應(yīng)用作    隨著功率電子技術(shù)的飛速發(fā)展,直流電機(jī)的功

2、率驅(qū)動集成電路也越來越多,它們具有效率高、輸出電流大、需要外接的元件少等特點。本文介紹SA60 以及LMD18245 這兩種芯片的引腳功能、特點及其各自的應(yīng)用。    SA60 和LMD18245 分別是美國Apex 公司和NS 公司推出的面向中小型直流電機(jī)的全橋功率輸出電路。它們既具有在外接少量元件的情況下實現(xiàn)電機(jī)的功率驅(qū)動、控制以及提供保護(hù)等功能的共性,又具有各自特色。下面就其引腳、功能特點及其典型應(yīng)用作一個介紹。兩芯片的主要性能參數(shù)及其特點SA60 的性能參數(shù)及應(yīng)用范圍 

3、;   SA60 的是一個PWM 型功率輸出芯片, 電路提供給電機(jī)的電源電壓最大可達(dá)到80V , 能連續(xù)向負(fù)載提供10A 的電流。最大模擬輸入電壓5V , PWM載波頻率可以到250kHz , 而效率可以高達(dá)97 %, 該芯片還可以外接一個可兼容的TTL 型的PWM 的信號來同步四象限模式的幅值和方向。SA60 主要應(yīng)用在驅(qū)動中小型直流電機(jī),D 類功率放大,軸承激勵等場合。LMD18245 的性能

4、參數(shù)及應(yīng)用范圍    LMD18245 芯片可為電機(jī)提供最大55V 的電源電壓,邏輯電路電壓12V ,最大持續(xù)電流輸出3A ,峰值電流可達(dá)6A ,最小輸入脈沖寬度2S ,電流傳感器最大線性誤差±9 %。與SA60 一樣, 該功率輸出級具有很高的效率。由于在芯片中集成了四位D/ A轉(zhuǎn)換器和電機(jī)電流傳感器、固定切斷時間的斬波放大器等電路, 所以LMD18254 很容易完成對電機(jī)電流的數(shù)字控制,實現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的微步驅(qū)動。因此,該芯片主

5、要用于小型直流電機(jī)特別是步進(jìn)電機(jī)的控制和驅(qū)動上。引腳及其功能外形    SA60 和LMD18245 的外形封裝如圖1。內(nèi)部電路框及各引腳功能SA60 各引腳功能    SA60 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框如圖2 所示。電路共有12個引腳,其中10、7 兩腳分別是H 橋和PWM 及橋的驅(qū)動級電源端; 9、11 為功率信號輸出端, 其輸出波形與輸入信號的關(guān)系是:9 腳輸出PWM 信號的占空比隨輸入信號電

6、壓的增加而增大,11 腳卻反之; 1、6腳為接地端, 前者是模擬接地端, 后者是功率接地端;8、12 端可以直接接功率地, 也可以通過一個電阻接地,作為限流感用,該端的電壓最大值為±2V 2、4 兩端分別是模擬和數(shù)字控制信號的輸入端。LMD18245 各引腳功能    LMD18245 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖3 所示。9 腳是電源端; 1、15 腳功率橋的輸出端; 12、5 腳分別是信號地和

7、功率電路接地端; 4、6、7、8 是D/ A 轉(zhuǎn)換器的二進(jìn)制數(shù)據(jù)輸入端, 其中4 腳為二進(jìn)制數(shù)的最高位;10 腳是緊急停止控制端,高電平有效; 11 腳為方向邏輯輸入端;3 腳上聯(lián)接一個并聯(lián)的RC 網(wǎng)絡(luò),可將單穩(wěn)脈沖寬度設(shè)置為: 1. 1 RC 秒。此外, 該芯片還提供了電流傳感器放大輸出端（13 腳） ,比較信號輸出端（2 腳） ,和數(shù)模轉(zhuǎn)換參考電壓輸入端（14 腳） 。芯片

8、的應(yīng)用實例    雖然這兩個芯片都是開關(guān)式全橋功率驅(qū)動電路,由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同,工作方式也不盡相同,所以在作為電機(jī)控制電路時,電路的工作方式也各有特點。圖4 是SA60 驅(qū)動直流電動機(jī)時的典型接線圖,在該圖中芯片被聯(lián)接成模擬輸入方式, 在數(shù)字輸入端（2 腳） 與模擬地之間聯(lián)接一個電容器CT ,改變它的大小,可以調(diào)整PWM 載波的頻率在22250kHz之間變化的。    雖說LDM18245 的持續(xù)電流輸出的指標(biāo)還不足SA60 

9、的三分之一,但在控制方式上有它靈活方便的一面,采用不同的聯(lián)接方式可以實現(xiàn)電機(jī)的不同的控制方式,獲得不同的控制性能,圖5 是用雙極性輸出方式驅(qū)動直流電機(jī)的實例。其中固定斬波時間為1. 1 RC;電流傳感電阻RW 參考公式:    計算,其中UREF是D/ A 轉(zhuǎn)換電路的參考電壓,D為D/ A 轉(zhuǎn)換電路的輸入電壓值, IS 為電機(jī)電流的最大設(shè)定值。與SA60 不同,在LMD18245 芯片中沒有PWM 電路,想通過PWM 的占空比來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向,需要外接控制器,聯(lián)接方法如圖中所示。應(yīng)用時的注意事項    在實際使用這兩種芯片時必須注意如下幾個事項。一是在電源端和功率地端必須接旁路電容,否則由于電機(jī)電流跳變或換向引起的尖峰電壓和浪涌電流會使芯片損壞。具體的做法是在芯片的電源端并聯(lián)一個1F 的高頻陶瓷電容和一個100F 的鋁電解電容,并注意聯(lián)接線要盡量的短。二是在布線時注意將模擬地和功率地嚴(yán)格分開,注意控制信號輸入線和功率信號輸出線保持距離,以免反饋、干擾。小結(jié)    這兩款功率輸出芯片都具