无传感器直流无刷电机控制器ML4435其应用.docVIP

无传感器的直流无刷电机控制器ML4435及其应用摘? 要：ML4435脉宽调制式电动机控制器，为起动和控制接或Y接绕组的直流无刷（LBDC）电机速度（无霍尔效应传感器）提供了所有必要的功能。从电机绕组传感的反电势电压，经锁相环可确定恰当的换向相位时序。 ??? 关键词：三相直流无刷电机；无传感器；反电势取样器 ??? ML4435是2001年3月必威体育精装版推出的电机控制器专用IC，属于无传感器型、直流无刷（BLDC）电动机控制系统，它比ML4425/ML4426有新的改进和简化，外部引脚从28个减少到了20个，同样集成了所有必要的自动检测和控制功能。图1是ML4435的外形引脚图，图2是它的内部功能方框。 　　1?? ML4435的主要特性及性能 ??? ML4435的主要特性如下： ??? ——专有的反电势传感换向技术，以实现无霍尔效应传感器的电机通信； ??? ——PWM逐个脉冲式电流限制，可保护电机和MOSFET驱动器； ??? ——可单台工作；——软起动功能可限制起动电流； ??? ——脉宽调制PWM速度控制可提高效率，并尽量减小MOSFET尺寸； ??? ——机载欠压闭锁和断电检测； ??? ——电机的转速输出传感换向。 ??? ML4435为三相直流无刷电机无传感器型速度控制提供了所有的电路。控制功能包括：起动电路、反电势换向控制、脉宽调制PWM速度控制、逐个脉冲式电流限制、电机的惯性跟踪、欠压保护。 ? ??? 电机的起动是通过电机换向来完成的，它在低频下产生低速运动。低速运动用以产生一个反电势信号。反电势取样电路自动跟踪电机的位置，并由一个锁相环（PLL）控制换向时间。换向控制电路还输出一个速度反馈信号，用于速度控制环。速度控制环由误差放大器和PWM比较器组成，它产生一个PWM占空比作速度调节控制。 ??? 电机的电流受限于逐个脉冲式PWM关闭比较器，它由外部电流传感电阻器两端的电压来关闭。换向控制、PWM速度控制和电流限制综合产生输出驱动器信号。六路输出驱动器用于提供栅极信号给外部三相桥功率级，以适应LBDC直流无刷电机的电压和电流的要求。 ??? 附加的功能包括：电机的惯性跟踪功能与欠压闭锁输出电路，一旦加到ML4435的电压VCC过低时，可关闭输出驱动器。ML4435的各引脚功能见表1，主要电气参数见表2。 　　2??ML4435功能详解 　　2. 1? ML4435的外部元件选择 ???外部元件的选择需要根据电动机的电气参数和机械参数进行计算，下面列出计算所需的电机参数 ： ??? — —最大直流电机电源电压VMOTOR（V） ； ??? — —最大工作电流Imax（A） ； ??? — —测量引线间的绕组电阻R1-1(Ω)； ??? — —磁极的数目N； ??? — —反电势常数Ke(V·s/rad)； ??? — —电机的转矩常数Kτ(N·m/A） ； ???????? Kτ=Ke(SI单 位)； ??? — —最大转速nmax（r/min） ； ??? — —电机和其负载的转动惯量J（kg·m2） ； ??? — —电机和其负载的粘滞阻尼因数ξ 。 ???? 若上述数值有几个不知道，仍能通过实验来确定元件的最佳值。下述公式和元件选择图可作优化应用的起点。可选用最靠近近似计算结果的标准值元件。 　　2. 2??电源和芯片电压基准 ??? 10脚电源电压VCC=（12±10％）V，推荐在VCC脚与地之间接一0. 1μF的旁路电容器，并尽量靠近VCC端接地。在ML4435内部产生6V基准电压，它出现在RT脚，在该脚对地接一只电阻可设定PWM频率。可用电位器取代该电阻来设置速度指令（详见2 .16）。注意：若要在6脚加外部电路，则要用一输入阻抗至少1MΩ的运算放大器作该脚的缓冲器 。 　　2. 3??输出驱动器 ??? 输 出 驱 动 器LA、LB、LC和HA、HB、HC为 三 相 桥 功率级提供图腾柱式输出驱动信号。ML4435的全部控制功能都从这6个脚输出。其中LA、LB、LC分别为三相功率极的A、B、C提供低边驱动信号，其有效高电平信号为12V。而HA、 HB、 HC分别为三相功率级的A、B、C相提供高边驱动信号，其有效低电平信号为12V。 　　2.4?? 三相桥式功率级的电流限制 ??? 图3中电流传感电阻RSENSE安设在三相功率级，可调节功率级和直流无刷电机的最大电流。如RSENSE二端电压超过19脚SOFTSTART设置的电流限制门限电平，则电流调节是在PWM周期的剩余段关断输出驱动器LA、LB、LC来实现的。RSENSE最大功耗见图4。 　　2.5?? 软起动 ??? SOFTSTART（19脚）上电压设定电流限制门限电平。ML4435有一个1电源电压的内部分压器，见图5。分压器由两