无刷电机控制器 ML4425/4426 的应用 作者:湖北省电子产品质量监督检验所 胡大友 中南财经政法大学 胡乾顺 来源:《国外电子元器件》 摘要:ML4425/4426 是Micro Linear 公司推出的一种智能型无刷电机控制器专用电 路.该电路能提供起动和控制 ? 和Y绕组、无刷电机的速度、换向所需的所有功 能.文中介绍了 ML4425/4426 的特点、引脚功能、运行原理以及典型应用电路, 并给出了一个完整的高电压电机的驱动电路. 关键词:无刷电机 换向 速度控制 ML4425/4426 1 功能特点 ML4425/4426 是Micro Linear 公司推出的智能型无刷电机专用控制器,可用于为三相无刷电机提供 封闭回路的换向控制信号,同时利用 PWM 模式还可对电机速度进行控制并对电机进行必要的保护. ML4425/4426 的特点如下: 可进行简单的变速控制; 所有重要电流均由一个单独的外接电阻器决定,设置比较简单; 电机起动和停止可以利用电路的电源完成; 起动定时序列由两个电容器完成; 可独立运行控制功能,且外围电路简单; 采用了新的反电势换向技术,能提供最小的无抖动转矩; 可进行最大效率的 PW 控制; 具有换和 PLC,可有效抑制 PWM 尖峰噪声信号. 2 引脚功能 ML4425/4426 由压控振荡器(VCO),PWM 速度控制器、高端栅极驱动器、低端栅极驱动器、 PWM 电流控制器、换向控制器、反馈取样电路以及电源显示等部分构成. ML4425/4426 采用 28 脚SOIC 和32 脚TQFP 两种封装形式,图1所示为 28 脚SOIC 封装的引脚排 列,各引脚的功能说明如下: 脚1:(ISENSE):电机电流感应输入端.此脚接大约 0.5V 信号时,可产生 ILIMIT. 脚2~4(P1~P3):分别用于驱动外部 P 通道功率器件以驱动电机 PH1、PH2、PH3. 脚5(RCPWM):内部 gn 放大器外接阻容网络连接端.此脚连接的阻容元件与其他部件一起决定 速度回路的零极点. 脚6(Cosc):PWM 振荡器定时电容连接端.此端所连电容器决定 PWM 振荡器的频率.使用 1nF 电容时,PWM 振荡器的振荡频率约为 25kHz. 脚7(VREF):参考电压输出端,用于为速度设计提供参考. 脚8(VSPEED):速度控制输入端.此端的电压可用于控制速度回路中的放大器,以达到控制电 机速度的目的. 脚9~(N1~N3):驱动输出.分别用于驱动外部三个 N 沟道 MOSFET 功率器件以驱动电机的 PH1、PH2、PH3. 脚12(ILIMIT):ISENSE 阈值控制端.改变此端电压可降低内部的阈值设置电压. 脚13(VCO):压控振荡器输出端. 脚14(Vcc):电源. 脚15(CCVO):VCO 定时电容 连接端. 脚16(RVCO):VCO 电流设 置端.使用时应外接一电阻(一般 RVCO 取80k?). 脚17(CRST):复位端.此脚 为地电位时,器件处于复位状态. 脚18(VFLT):电源状态显示 输出.此脚为"0"时,表示电源处于 低电平;为"1"时,表示电源处于高 电压状态. 脚19(CEN):斜波保持电容 连接端. 脚20(RCVCO):VCO 回路滤波器件接入端.应用时此脚外接阻容元件. 脚21(CRAMP):斜升速度给定电容连接端. 脚22~24(PH1~PH3):三个电机端点的连接端. 脚25(BTAKE):制动状态控制端.此脚为"0"电位时,电机处于制动状态. 脚26(Cos):外部电容连接端. 脚27(RREF):多电流设定电阻连接端.所有重要电流的设定均由此端所连的电阻决定. 脚28(GND):信号及功率公共地. 3 工作原理 图2所示是 ML4425/4426 无刷电机控制器的内部结构及运行原理图.下面从起动、运行、制动等三 个方面对 LM4425/4426 的工作原理进行说明. 3.1 起动 一般电机的起动分校准、斜升、运转几个阶段.校准是为了使电机处于复位状态. 当ML4425/4426 的17 脚电位达到 1.5V 时,CEN 脚开始充电.此时,ML4425/4426 将以 0.5?A 的电 流向 RCVCO 充电,这使得 VCO 的频率开始斜升,直到 CEN 引脚达到 1.5V 为止.这一过程称为斜升. 在器件的 CEN 电位斜升到 1.5V 后,设备即使用电机的 BEMF 并开始闭环运行. 3.2 运行 当CEN(脚19)电位超过 1.5V 时,电机进入运行模式.此时电机速度应高到足以产生可探测到的 BEMF,并允许闭环回路运行开始. 当RCVCO(脚20)上的电位小于 VSPEED(脚8)电位时,电机将继续加速.在此期间,电机将 受到由 ILIMIT 限制的 N 型通道的驱动.当RCVCO(脚20)的电位接近 VSPEED(脚8)电位时, CPWM 开始充电,并通过在 Cosc(脚6)产生的 25kHz 的PWM 锯齿波设定一个补偿电平,以控制通向 N 型通道的功率驱动器. 3.3 制动 当25 脚(制动引脚)电位被拉低时, 后有三个 N 通道驱动管都被接通,三个 P 通道驱动管都被切断,这样即可实现制动 功能. 4 应用 4.1 典型电路 ML4425/4426 的典型外围元件的连接 方法亦可参见图 2 所示.对不同的使用, 有些外围元件的值应作相应调整. 4.2 高电压电机驱动电路 图3是以 ML4425/4426 为 核心构成的 驱动高电压电机的实际电路.该电路中外 接的功率驱动电路由六只大功率 MOS 场效 应管和三块 IR2118 前级驱动芯片组成,该 电路可以驱动电机的正转、反转和制动 等.电路中没有使用霍尔传感器,而是用 R13~R15 的电压降作为信号反馈(这是该 电路的特殊点)来控制电机恒速运转.调节R20 可以改变电机的运转速度.S1 为正、反转控制开关,S2 为起动/制动控制开关. 如果驱动较低电压的电机(如24~80V),则可将三块 IR2118 省去而直接由六只大功率 MOSFET 来驱动,这样可以降低电路成本.
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无刷电机控制器 ML4425/4426 的应用 作者:湖北省电子产品质量监督检验所 胡大友 中南财经政法大学 胡乾顺 来源:《国外电子元器件》 摘要:ML4425/4426 是Micro Linear 公司推出的一种智能型无刷电机控制器专用电 路.该电路能提供起动和控制 ? 和Y绕组、无刷电机的速度、换向所需的所有功 能.文中介绍了 ML4425/4426 的特点、引脚功能、运行原理以及典型应用电路, 并给出了一个完整的高电压电机的驱动电路. 关键词:无刷电机 换向 速度控制 ML4425/4426 1 功能特点 ML4425/4426 是Micro Linear 公司推出的智能型无刷电机专用控制器,可用于为三相无刷电机提供 封闭回路的换向控制信号,同时利用 PWM 模式还可对电机速度进行控制并对电机进行必要的保护. ML4425/4426 的特点如下: 可进行简单的变速控制; 所有重要电流均由一个单独的外接电阻器决定,设置比较简单; 电机起动和停止可以利用电路的电源完成; 起动定时序列由两个电容器完成; 可独立运行控制功能,且外围电路简单; 采用了新的反电势换向技术,能提供最小的无抖动转矩; 可进行最大效率的 PW 控制; 具有换和 PLC,可有效抑制 PWM 尖峰噪声信号. 2 引脚功能 ML4425/4426 由压控振荡器(VCO),PWM 速度控制器、高端栅极驱动器、低端栅极驱动器、 PWM 电流控制器、换向控制器、反馈取样电路以及电源显示等部分构成. ML4425/4426 采用 28 脚SOIC 和32 脚TQFP 两种封装形式,图1所示为 28 脚SOIC 封装的引脚排 列,各引脚的功能说明如下: 脚1:(ISENSE):电机电流感应输入端.此脚接大约 0.5V 信号时,可产生 ILIMIT. 脚2~4(P1~P3):分别用于驱动外部 P 通道功率器件以驱动电机 PH1、PH2、PH3. 脚5(RCPWM):内部 gn 放大器外接阻容网络连接端.此脚连接的阻容元件与其他部件一起决定 速度回路的零极点. 脚6(Cosc):PWM 振荡器定时电容连接端.此端所连电容器决定 PWM 振荡器的频率.使用 1nF 电容时,PWM 振荡器的振荡频率约为 25kHz. 脚7(VREF):参考电压输出端,用于为速度设计提供参考. 脚8(VSPEED):速度控制输入端.此端的电压可用于控制速度回路中的放大器,以达到控制电 机速度的目的. 脚9~(N1~N3):驱动输出.分别用于驱动外部三个 N 沟道 MOSFET 功率器件以驱动电机的 PH1、PH2、PH3. 脚12(ILIMIT):ISENSE 阈值控制端.改变此端电压可降低内部的阈值设置电压. 脚13(VCO):压控振荡器输出端. 脚14(Vcc):电源. 脚15(CCVO):VCO 定时电容 连接端. 脚16(RVCO):VCO 电流设 置端.使用时应外接一电阻(一般 RVCO 取80k?). 脚17(CRST):复位端.此脚 为地电位时,器件处于复位状态. 脚18(VFLT):电源状态显示 输出.此脚为"0"时,表示电源处于 低电平;为"1"时,表示电源处于高 电压状态. 脚19(CEN):斜波保持电容 连接端. 脚20(RCVCO):VCO 回路滤波器件接入端.应用时此脚外接阻容元件. 脚21(CRAMP):斜升速度给定电容连接端. 脚22~24(PH1~PH3):三个电机端点的连接端. 脚25(BTAKE):制动状态控制端.此脚为"0"电位时,电机处于制动状态. 脚26(Cos):外部电容连接端. 脚27(RREF):多电流设定电阻连接端.所有重要电流的设定均由此端所连的电阻决定. 脚28(GND):信号及功率公共地. 3 工作原理 图2所示是 ML4425/4426 无刷电机控制器的内部结构及运行原理图.下面从起动、运行、制动等三 个方面对 LM4425/4426 的工作原理进行说明. 3.1 起动 一般电机的起动分校准、斜升、运转几个阶段.校准是为了使电机处于复位状态. 当ML4425/4426 的17 脚电位达到 1.5V 时,CEN 脚开始充电.此时,ML4425/4426 将以 0.5?A 的电 流向 RCVCO 充电,这使得 VCO 的频率开始斜升,直到 CEN 引脚达到 1.5V 为止.这一过程称为斜升. 在器件的 CEN 电位斜升到 1.5V 后,设备即使用电机的 BEMF 并开始闭环运行. 3.2 运行 当CEN(脚19)电位超过 1.5V 时,电机进入运行模式.此时电机速度应高到足以产生可探测到的 BEMF,并允许闭环回路运行开始. 当RCVCO(脚20)上的电位小于 VSPEED(脚8)电位时,电机将继续加速.在此期间,电机将 受到由 ILIMIT 限制的 N 型通道的驱动.当RCVCO(脚20)的电位接近 VSPEED(脚8)电位时, CPWM 开始充电,并通过在 Cosc(脚6)产生的 25kHz 的PWM 锯齿波设定一个补偿电平,以控制通向 N 型通道的功率驱动器. 3.3 制动 当25 脚(制动引脚)电位被拉低时, 后有三个 N 通道驱动管都被接通,三个 P 通道驱动管都被切断,这样即可实现制动 功能. 4 应用 4.1 典型电路 ML4425/4426 的典型外围元件的连接 方法亦可参见图 2 所示.对不同的使用, 有些外围元件的值应作相应调整. 4.2 高电压电机驱动电路 图3是以 ML4425/4426 为 核心构成的 驱动高电压电机的实际电路.该电路中外 接的功率驱动电路由六只大功率 MOS 场效 应管和三块 IR2118 前级驱动芯片组成,该 电路可以驱动电机的正转、反转和制动 等.电路中没有使用霍尔传感器,而是用 R13~R15 的电压降作为信号反馈(这是该 电路的特殊点)来控制电机恒速运转.调节R20 可以改变电机的运转速度.S1 为正、反转控制开关,S2 为起动/制动控制开关. 如果驱动较低电压的电机(如24~80V),则可将三块 IR2118 省去而直接由六只大功率 MOSFET 来驱动,这样可以降低电路成本.