無刷電機(jī)控制器ML4425/4426的應(yīng)用

摘要：ML4425/4426是Micro Linear公司推出的一種智能型無刷電機(jī)控制器專用電路。該電路能提供起動(dòng)和控制Δ和Y繞組、無刷電機(jī)的速度、換向所需的所有功能。文中介紹了ML4425/4426的特點(diǎn)、引腳功能、運(yùn)行原理以及典型應(yīng)用電路，并給出了一個(gè)完整的高電壓電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路。

關(guān)鍵詞：無刷電機(jī) 換向 速度控制 ML4425/4426

1 功能特點(diǎn)

ML4425/4426是Micro Linear公司推出的智能型無刷電機(jī)專用控制器，可用于為三相無刷電機(jī)提供封閉回路的換向控制信號(hào)，同時(shí)利用PWM模式還可對(duì)電機(jī)速度進(jìn)行控制并對(duì)電機(jī)進(jìn)行必要的保護(hù)。ML4425/4426的特點(diǎn)如下：

●可進(jìn)行簡(jiǎn)單的變速控制；

●所有重要電流均由一個(gè)單獨(dú)的外接電阻器決定，設(shè)置比較簡(jiǎn)單；

●電機(jī)起動(dòng)和停止可以利用電路的電源完成；

●起動(dòng)定時(shí)序列由兩個(gè)電容器完成；

●可獨(dú)立運(yùn)行控制功能，且外圍電路簡(jiǎn)單；

●采用了新的反電勢(shì)換向技術(shù)，能提供最小的無抖動(dòng)轉(zhuǎn)矩；

●可進(jìn)行最大效率的PW控制；

●具有換和PLC,可有效抑制PWM尖峰噪聲信號(hào)。

2 引腳功能

ML4425/4426由壓控振蕩器（VCO），PWM速度控制器、高端柵極驅(qū)動(dòng)器、低端柵極驅(qū)動(dòng)器、PWM電流控制器、換向控制器、反饋取樣電路以及電源顯示等部分構(gòu)成。

ML4425/4426采用28腳SOIC和32腳TQFP兩種封裝形式，圖1所示為28腳SOIC封裝的引腳排列，各引腳的功能說明如下：

腳1：（ISENSE）：電機(jī)電流感應(yīng)輸入端。此腳接大約0.5V信號(hào)時(shí)，可產(chǎn)生ILIMIT。

腳2～4(P1～P3)：分別用于驅(qū)動(dòng)外部P通道功率器件以驅(qū)動(dòng)電機(jī)PH1、PH2、PH3。

腳5（RCPWM）：內(nèi)部gn放大器外接阻容網(wǎng)絡(luò)連接端。此腳連接的阻容元件與其他部件一起決定速度回路的零極點(diǎn)。

腳6（Cosc）：PWM振蕩器定時(shí)電容連接端。此端所連電容器決定PWM振蕩器的頻率。使用1nF電容時(shí)，PWM振蕩器的振蕩頻率約為25kHz。

腳7（VREF）：參考電壓輸出端，用于為速度設(shè)計(jì)提供參考。

腳8（VSPEED）：速度控制輸入端。此端的電壓可用于控制速度回路中的放大器，以達(dá)到控制電機(jī)速度的目的。

腳9～（N1～N3）：驅(qū)動(dòng)輸出。分別用于驅(qū)動(dòng)外部三個(gè)N溝道MOSFET功率器件以驅(qū)動(dòng)電機(jī)的PH1、PH2、PH3。

腳12（ILIMIT）：ISENSE閾值控制端。改變此端電壓可降低內(nèi)部的閾值設(shè)置電壓。

腳13（VCO）：壓控振蕩器輸出端。

腳14(Vcc)：電源。

腳15（CCVO）:VCO定時(shí)電容連接端。

腳16（RVCO）：VCO電流設(shè)置端。使用時(shí)應(yīng)外接一電阻（一般RVCO取80kΩ）。

腳17（CRST）：復(fù)位端。此腳為地電位時(shí)，器件處于復(fù)位狀態(tài)。

腳18（VFLT）：電源狀態(tài)顯示輸出。此腳為“0”時(shí)，表示電源處于低電平；為“1”時(shí)，表示電源處于高電壓狀態(tài)。

腳19（CEN）：斜波保持電容連接端。

腳20（RCVCO）：VCO回路濾波器件接入端。應(yīng)用時(shí)此腳外接阻容元件。

腳21（CRAMP）：斜升速度給定電容連接端。

腳22～24（PH1～PH3）：三個(gè)電機(jī)端點(diǎn)的連接端。

腳25（BTAKE）：制動(dòng)狀態(tài)控制端。此腳為“0”電位時(shí)，電機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)。

腳26（Cos）：外部電容連接端。

腳27（RREF）：多電流設(shè)定電阻連接端。所有重要電流的設(shè)定均由此端所連的電阻決定。

腳28（GND）：信號(hào)及功率公共地。

3 工作原理

圖2所示是ML4425/4426無刷電機(jī)控制器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及運(yùn)行原理圖。下面從起動(dòng)、運(yùn)行、制動(dòng)等三個(gè)方面對(duì)LM4425/4426的工作原理進(jìn)行說明。

3.1 起動(dòng)

一般電機(jī)的起動(dòng)分校準(zhǔn)、斜升、運(yùn)轉(zhuǎn)幾個(gè)階段。校準(zhǔn)是為了使電機(jī)處于復(fù)位狀態(tài)。

當(dāng)ML4425/4426的17腳電位達(dá)到1.5V時(shí)，CEN腳開始充電。此時(shí)，ML4425/4426將以0.5μA的電流向RCVCO充電，這使得VCO的頻率開始斜升，直到CEN引腳達(dá)到1.5V為止。這一過程稱為斜升。

在器件的CEN電位斜升到1.5V后，設(shè)備即使用電機(jī)的BEMF并開始閉環(huán)運(yùn)行。

3.2 運(yùn)行

當(dāng)CEN（腳19）電位超過1.5V時(shí)，電機(jī)進(jìn)入運(yùn)行模式。此時(shí)電機(jī)速度應(yīng)高到足以產(chǎn)生可探測(cè)到的BEMF，并允許閉環(huán)回路運(yùn)行開始。

當(dāng)RCVCO（腳20）上的電位小于VSPEED（腳8）電位時(shí)，電機(jī)將繼續(xù)加速。在此期間，電機(jī)將受到由ILIMIT限制的N型通道的驅(qū)動(dòng)。當(dāng)RCVCO（腳20）的電位接近VSPEED（腳8）電位時(shí)，CPWM開始充電，并通過在Cosc(腳6)產(chǎn)生的25kHz的PWM鋸齒波設(shè)定一個(gè)補(bǔ)償電平，以控制通向N型通道的功率驅(qū)動(dòng)器。

3.3 制動(dòng)

當(dāng)25腳（制動(dòng)引腳）電位被拉低時(shí)，后有三個(gè)N通道驅(qū)動(dòng)管都被接通，三個(gè)P通道驅(qū)動(dòng)管都被切斷，這樣即可實(shí)現(xiàn)制動(dòng)功能。

4 應(yīng)用

4.1 典型電路

ML4425/4426的典型外圍元件的連接方法亦可參見圖2所示。對(duì)不同的使用，有些外圍元件的值應(yīng)作相應(yīng)調(diào)整。

4.2 高電壓電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路

圖3是以ML4425/4426為 核心構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)高電壓電機(jī)的實(shí)際電路。該電路中外接的功率驅(qū)動(dòng)電路由六只大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管和三塊IR2118前級(jí)驅(qū)動(dòng)芯片組成，該電路可以驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和制動(dòng)等。電路中沒有使用霍爾傳感器，而是用R13～R15的電壓降作為信號(hào)反饋（這是該電路的特殊點(diǎn)）來控制電機(jī)恒速運(yùn)轉(zhuǎn)。調(diào)節(jié)R20可以改變電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。S1為正、反轉(zhuǎn)控制開關(guān)，S2為起動(dòng)/制動(dòng)控制開關(guān)。

如果驅(qū)動(dòng)較低電壓的電機(jī)（如24～80V），則可將三塊IR2118省去而直接由六只大功率MOSFET來驅(qū)動(dòng)，這樣可以降低電路成本。