無刷直流三相PWM電動機驅(qū)動器A3936及其應(yīng)用

無刷直流電動機以其具備交流電動機結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便等優(yōu)點，同時又具備直流電動機的效率高、調(diào)速性能好等諸多特點，而在工業(yè)控制、儀器儀表、航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。A3936就是Allegro公司推出的新一代三相無刷直流電動機專用控制/驅(qū)動器芯片。

1 A3936的特點功能

1.1 主要特點

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

A3936內(nèi)部具有全橋驅(qū)動的功率邏輯開關(guān)單元和位置傳感器的信號處理單元，可用來控制電動機定子上各相繞組通電的順序和時間。全橋驅(qū)動的功率邏輯開關(guān)單元可將電源的功率以一定的邏輯關(guān)系分配給電動機定子上的各相繞組，以使電動機產(chǎn)生持續(xù)不斷的轉(zhuǎn)矩。位置傳感器的信號處理單元可將電動機轉(zhuǎn)子的位置信號轉(zhuǎn)換為電信號，以便為功率邏輯開關(guān)電路提供正確的換相信息，控制電動機定子繞組換相。同時，電動機的轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)

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

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

A3936的輸入引腳PFD1和PFD2的電平信號決定了過流關(guān)斷或PWM斬波時負載電流的不同續(xù)流模式。根據(jù)PFDl和PFD2電平信號的不同，A3936共有四種續(xù)流控制模式：slow模式、fast模式和兩種mixed模式，不同的續(xù)流模式?jīng)Q定了不同的負載電流波形。PFD電平信號與續(xù)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，使能同步整流模式，此時負載電流按照控制邏輯選定續(xù)流模式進行續(xù)流。在續(xù)流期間，同步整流控制電路開通對應(yīng)MOSFET管，以使得負載電流同時可以通過MOSFET管續(xù)流，從而降低續(xù)流時的導通電壓，減小導通損耗。同時，該同步整流控制電路還考慮了死區(qū)保護，故可防止橋臂直通。

3 A3936的應(yīng)用電路

A3936無刷直流電動機驅(qū)動集成電路由于其集成度高，外圍元件少，使用起來非常簡便。其外圍電路連接圖如圖2所示。

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