MC33035在直流無(wú)刷電機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要：安森關(guān)公司的芯片MC33035專門應(yīng)用于帶霍爾位置信號(hào)的直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。它通過(guò)霍爾位置信號(hào)能夠?qū)崿F(xiàn)電子自動(dòng)換向，同時(shí)可作為MPC5604P處理器和MOSFET驅(qū)動(dòng)管的預(yù)驅(qū)動(dòng)IC。MC33035既可以實(shí)現(xiàn)開環(huán)控制，也可以配合電流采集電路實(shí)現(xiàn)電流閉環(huán)控制，以及配合霍爾信號(hào)實(shí)現(xiàn)位置和速度閉環(huán)控制。本文介紹了MC33035在常用的三相直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中的典型應(yīng)用，給出了驅(qū)動(dòng)電路以及軟件設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：MC33035；直流無(wú)刷電機(jī)；電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)

1 MC33035功能介紹
MC33035是安森美公司推出的第二代無(wú)刷直流電機(jī)控制專用集成電路，主要組成部分包括轉(zhuǎn)子位置傳感器譯碼電路、帶溫度補(bǔ)償?shù)膬?nèi)部基準(zhǔn)電源、頻率可設(shè)定的鋸齒波振蕩器、誤差放大器、脈寬調(diào)制(PWM)比較器、輸出驅(qū)動(dòng)電路、欠壓封鎖保護(hù)、芯片過(guò)熱保護(hù)等故障輸出電路和限流電路等。MC33035的典型控制功能包括PWM速度控制、使能控制(啟動(dòng)或停止)、正反轉(zhuǎn)控制、相位選擇和制動(dòng)控制等。
芯片功能引腳定義如表1所列。

SA、SB、SC為霍爾信號(hào)輸入端，內(nèi)部上拉20 kΩ電阻，外接霍爾傳感器即可。Fwd／Rew、Brake、Output Enable和60°／120°Select分別為方向、制動(dòng)、使能和霍爾相位控制端口，內(nèi)部上拉40 kΩ電阻，MCU控制端只要通過(guò)光耦或者三極管開漏接地即可進(jìn)行控制。
如果不采用IC內(nèi)置的硬件速度環(huán)，則將PIN12、13短接，通過(guò)PIN11端口輸入PWM即可對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。如果采用IC內(nèi)置的硬件速度環(huán)則將PIN12、13通過(guò)R、C連接，通過(guò)PIN11端口輸入PWM進(jìn)行電機(jī)控制，HALL換向反饋信號(hào)通過(guò)PIN12端口輸入。

2 基于MC33035的直流無(wú)刷電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)
在本設(shè)計(jì)中主控制器以Freescale公司的基于PowerPC構(gòu)架的32位處理器MPC5604P為例，MPC5604P控制端口通過(guò)比較器和MC33035接口，設(shè)計(jì)了基于MC33035直流無(wú)刷電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)電路。
傳統(tǒng)的直流無(wú)刷電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)電路采用MPC5604P、預(yù)驅(qū)動(dòng)IC和MOSFET實(shí)現(xiàn)，其中包括電壓泵即自舉電路。本設(shè)計(jì)是基于直流無(wú)刷電機(jī)控制芯片MC33035實(shí)現(xiàn)的，MC33035實(shí)現(xiàn)預(yù)驅(qū)動(dòng)和電子自動(dòng)換向功能，采用MC33035實(shí)現(xiàn)直流無(wú)刷電機(jī)的控制驅(qū)動(dòng)電路，既簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)，同時(shí)也減輕了MPC5604P的運(yùn)算量。MPC5604P和MC33035之間通過(guò)光耦或者比較器實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。本設(shè)計(jì)采用LM339比較器開漏輸出實(shí)現(xiàn)MPC5604P對(duì)MC33035的開關(guān)控制，電路設(shè)計(jì)原理包括4部分。其中基于MC33035的直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路原理圖如圖1所示。電流采集芯片AD8210可使反饋的電流模擬信號(hào)直接輸入MPC5604P的A／D引腳，其中R2為3 W／5 mΩ的電流采樣電阻，R1和C1組成了MC33035的外部時(shí)鐘輸入電路。可以通過(guò)調(diào)節(jié)R和C的值來(lái)設(shè)定RC振蕩器頻率。MC33035的Reternce Output提供約6．25 V的輸出電壓，可以為霍爾傳感器供電。SA、SB、SC為霍爾輸入信號(hào)，內(nèi)部已經(jīng)連接20 kΩ上拉電阻，所以只需外接霍爾傳感器即可。