無刷直流電機(jī)控制器UCC3626的原理及應(yīng)用

摘要：介紹了無刷直流電機(jī)控制器專用集成芯片UCC3626的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、功能特點(diǎn)和基本原理，給出了采用UCC3626和IR2110構(gòu)成三相無刷直流電機(jī)速度控制電路的設(shè)計(jì)方法。
關(guān)鍵字：無刷直流電機(jī)；速度控制；UCC3626

0 引言
無刷直流電機(jī)是以電子換向替代電刷換向的一種新型直流電動(dòng)機(jī)，具有調(diào)速范圍寬，控制特性好，可靠性高，維護(hù)方便，無換向火花和無無線電干擾等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛地應(yīng)用。
UCC3626是TI公司生產(chǎn)的三相無刷直流電機(jī)控制器集成芯片，它可為無刷直流電機(jī)提供高性能的三相、兩象限或四象限控制器所需的設(shè)計(jì)功能，并可從轉(zhuǎn)子位置輸入信號(hào)解碼，從而輸出六個(gè)控制信號(hào)以驅(qū)動(dòng)外部的功率開關(guān)器件。其內(nèi)部的三角波振蕩器和比較器、以及電流傳感放大器和絕對(duì)值電路等硬件資源，可為無刷直流電機(jī)控制提供寬廣的平臺(tái)，從而大大簡(jiǎn)化控制電路的硬件設(shè)計(jì)。

1 UCC3626的結(jié)構(gòu)及基本原理
UCC3626內(nèi)含一個(gè)精密的三角波振蕩器和比較器，可提供電壓控制或電流控制模式下的PWM控制，其外部時(shí)鐘經(jīng)由SYNCH輸入，該振蕩器可
方便地與一個(gè)外部時(shí)鐘進(jìn)行同步。此外，UCC3626還設(shè)有一個(gè)QUAD選擇端，以用于選擇輸出功率橋四象限或兩象限斬波控制，也就是決定高側(cè)開關(guān)和低側(cè)開關(guān)，同時(shí)，PWM控制或僅低側(cè)開關(guān)PWM控制。UCC3626中的差動(dòng)電流傳感放大器和絕對(duì)值電路可為電動(dòng)機(jī)的控制建立一個(gè)正確的電流并提供逐周的電流保護(hù)。另外，為實(shí)現(xiàn)速度控制，該器件還提供有精密測(cè)速電路。它的TACH_OUT速度信號(hào)是一個(gè)變占空比的頻率輸出信號(hào)，可直接用于數(shù)字速度控制，或經(jīng)濾波后提供一個(gè)模擬速度反饋信號(hào)。而UCC3626中的COAST則可用于控制電機(jī)的啟動(dòng)和停止，BRAKE制動(dòng)數(shù)字輸入端可使器件進(jìn)入制動(dòng)模式，DIR_IN和DIR_OUT為轉(zhuǎn)向輸入輸出控制。UCC3626的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。其芯片的主要特點(diǎn)如下：
◇可兩象限或四象限運(yùn)行控制；
◇內(nèi)部集成有積分絕對(duì)值電流放大電路；
◇可逐周電流檢測(cè)；
◇具有精確的可變占空比轉(zhuǎn)速信號(hào)輸出；
◇內(nèi)含精密的三角波振蕩器；
◇具有轉(zhuǎn)向輸出功能。

2 控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)
2．1 位置傳感器
UCC的三個(gè)位置傳感器與RC低通濾波器的連接電路如圖2所示。圖中，三個(gè)霍爾位置傳感器產(chǎn)生的位置信號(hào)，經(jīng)上拉電阻和RC低通濾波后，可連接到UCC3626的HALLA、HALLB、HALLC信號(hào)輸入端，并且濾波器應(yīng)盡可能靠近UCC3626，表1給出了UCC3626的換相邏輯真值表，同時(shí)給出了六個(gè)輸出( AHI、BHI、CHI、ALOW、BLOW、CLOW)隨輸入(BRAKE、DIR_IN、DIR OUT、HALLA、HALLB和HALLC)的變化而改變的譯碼邏輯。
UCC3626原設(shè)計(jì)用于120°的位置傳感器結(jié)構(gòu)，如果需要用在60℃電動(dòng)機(jī)位置傳感器結(jié)構(gòu)的場(chǎng)合，則可按圖3所示的方法將B相霍爾信號(hào)經(jīng)反
向后連接到HALLA端。