無(wú)刷直流三相PWM電動(dòng)機驅動(dòng)器A3936及其應用

無(wú)刷直流電動(dòng)機以其具備交流電動(dòng)機結構簡(jiǎn)單、運行可靠、維護方便等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又具備直流電動(dòng)機的效率高、調速性能好等諸多特點(diǎn)，而在工業(yè)控制、儀器儀表、航空航天等領(lǐng)域的應用日益廣泛。A3936就是Allegro公司推出的新一代三相無(wú)刷直流電動(dòng)機專(zhuān)用控制/驅動(dòng)器芯片。

1 A3936的特點(diǎn)功能

1.1 主要特點(diǎn)

A3936是美國Allegro公司生產(chǎn)的新型DMOS三相PWM電機驅動(dòng)器，它主要包括換相邏輯和功率驅動(dòng)電路，可通過(guò)給定控制電壓信號和方向控制邏輯信號來(lái)完成無(wú)刷直流電動(dòng)機的調速和正反轉控制。另外，A3936還具有內部欠壓鎖定、交叉電流保護、過(guò)熱保護等功能，因而使用非常方便。此外，A3936 還具有±3A/50V的連續輸出;并具有可編程的四種續流工作模式。包括slow模式、fast模式和2種mixed模式；同時(shí)可低功耗同步整流控制。A3936的輸出電阻在拉電流時(shí)的典型值為0.55 Ω;灌電流時(shí)的典型值為0.35 Ω。A3936芯片內部帶有欠壓鎖定、交叉電流保護和過(guò)熱保護功能，并有睡眠及空閑模式，以及可制動(dòng)功能和死區設置。

1.2 引腳介紹

A3936芯片采用44腳PLCC封裝型式，其引腳排列如圖1所示。

2 A3936的工作原理

2.1 通電控制規律

A3936內部具有全橋驅動(dòng)的功率邏輯開(kāi)關(guān)單元和位置傳感器的信號處理單元，可用來(lái)控制電動(dòng)機定子上各相繞組通電的順序和時(shí)間。全橋驅動(dòng)的功率邏輯開(kāi)關(guān)單元可將電源的功率以一定的邏輯關(guān)系分配給電動(dòng)機定子上的各相繞組，以使電動(dòng)機產(chǎn)生持續不斷的轉矩。位置傳感器的信號處理單元可將電動(dòng)機轉子的位置信號轉換為電信號，以便為功率邏輯開(kāi)關(guān)電路提供正確的換相信息，控制電動(dòng)機定子繞組換相。同時(shí)，電動(dòng)機的轉向還受到38腳方向控制邏輯的控制。三者之間的邏輯關(guān)系如表1所列。

2.2 負載電流調節

負載電流可通過(guò)A3936內部的固定低電平(使用4MHz晶振時(shí)，典型值為24μs)PWM電路進(jìn)行調節。當H橋正常工作時(shí)，電動(dòng)機繞組電流上升，直到到達閾值為止，該閾值由下式?jīng)Q定：

達到閾值時(shí)，邏輯電路將關(guān)閉H橋，負載電流在感應電動(dòng)勢的作用下進(jìn)行續流，其續流時(shí)的流通路徑由slow/mixed續流模式和同步整流模式?jīng)Q定。2.3 續流控制模式

A3936的輸入引腳PFD1和PFD2的電平信號決定了過(guò)流關(guān)斷或PWM斬波時(shí)負載電流的不同續流模式。根據PFDl和PFD2電平信號的不同，A3936共有四種續流控制模式：slow模式、fast模式和兩種mixed模式，不同的續流模式?jīng)Q定了不同的負載電流波形。PFD電平信號與續流模式之間的關(guān)系如表2所列。

2.4 同步整流模式

當A3936的SR引腳為高電平時(shí)，使能同步整流模式，此時(shí)負載電流按照控制邏輯選定續流模式進(jìn)行續流。在續流期間，同步整流控制電路開(kāi)通對應MOSFET管，以使得負載電流同時(shí)可以通過(guò)MOSFET管續流，從而降低續流時(shí)的導通電壓，減小導通損耗。同時(shí)，該同步整流控制電路還考慮了死區保護，故可防止橋臂直通。

3 A3936的應用電路

A3936無(wú)刷直流電動(dòng)機驅動(dòng)集成電路由于其集成度高，外圍元件少，使用起來(lái)非常簡(jiǎn)便。其外圍電路連接圖如圖2所示。

電路連接后，便可設置續流控制模式和同步整流模式(也可不用)。之后，只需給出電動(dòng)機旋轉的方向(由38腳的控制邏輯決定)和旋轉的速度(由10腳REF 的電壓決定)，即可完成對電動(dòng)機的控制。某型船載衛星電視接收系統的伺服