摘要：MC33035是美國(guó)安森美公司開(kāi)發(fā)的高性能第二代單元無(wú)刷直流電機(jī)控制器，它包含開(kāi)環(huán)三相或四相電機(jī)控制所需的全部有效功能。該器件由具有良好整流序列的轉(zhuǎn)子位置譯碼器、可提供傳感器功率的溫度補(bǔ)償參考、頻率可編程的鋸齒波振蕩器、完全可訪問(wèn)的誤差放大器以及三個(gè)非常適用于驅(qū)動(dòng)大功率MOSFET的大電流推挽底部驅(qū)動(dòng)器組成，因而是一種功能齊全的電機(jī)控制器。文中介紹了MC33035的特點(diǎn)功能和工作原理，給出了由它組成的三相六步全波電機(jī)控制和H型電機(jī)有刷控制等兩種電機(jī)控制電路。 關(guān)鍵詞：無(wú)刷 直流電機(jī) 控制 MC33035 1 概述 MC33035無(wú)刷直流電機(jī)控制器采用雙極性模擬工藝制造，可在任何惡劣的工業(yè)環(huán)境條件下保證高品質(zhì)和高穩(wěn)定性。該控制器內(nèi)含可用于正確整流時(shí)序的轉(zhuǎn)子位置譯碼器，以及可對(duì)傳感器的溫度進(jìn)行補(bǔ)償?shù)膮⒖茧娖剑瑫r(shí)它還具有一個(gè)頻率可編程的鋸齒波振蕩器、一個(gè)誤差信號(hào)放大器、一個(gè)脈沖調(diào)制器比較器、三個(gè)集電極開(kāi)路頂端驅(qū)動(dòng)輸出和三個(gè)非常適用于驅(qū)動(dòng)功率場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）的大電流圖騰柱式底部輸出器。此外，MC33035還有欠鎖定功能，同時(shí)帶有可選時(shí)間延遲鎖存關(guān)斷模式的逐周限流特性以及內(nèi)部熱關(guān)斷等特性。其典型的電機(jī)控制功能包括開(kāi)環(huán)速度、正向或反向、以及運(yùn)行使能等。 2 管腳排列及功能定義 表1 MC33035的管腳功能定義定 表2 三相六步換向器真值表 MC33035的管腳排列如圖1所示，各引腳功能定義見(jiàn)表1。 3 工作原理 MC33035的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。 MC33035內(nèi)部的轉(zhuǎn)子位置譯碼器主要用于監(jiān)控三個(gè)傳感器輸入，以便系統(tǒng)能夠正確提供高端和低端驅(qū)動(dòng)輸入的正確時(shí)序。傳感器輸入可直接與集電極開(kāi)路型霍爾效應(yīng)開(kāi)關(guān)或者光電耦合器相連接。此外，該電路還內(nèi)含上拉電阻，其輸入與門(mén)限典型值為2.2V的TTL電平兼容。用MC33035系列產(chǎn)品控制的三相電機(jī)可在最常見(jiàn)的四種傳感器相位下工作。MC33035所提供的60度/120度選擇可使MC33035很方便地控制具有60度、120度、240度或300度的傳感器相位電機(jī)。其三個(gè)傳感器輸入有八種可能的輸入編碼組合，其中六種是有效的轉(zhuǎn)子位置，另外兩種編碼組合無(wú)效。通過(guò)六個(gè)有效輸入編碼可使譯碼器在使用60度電氣相位的窗口內(nèi)分辨出電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置。表2所列是其真值表。 MC33035直流無(wú)刷電機(jī)控制器的正向/反向輸出可通過(guò)翻轉(zhuǎn)定子繞組上的電壓來(lái)改變電機(jī)轉(zhuǎn)向。當(dāng)輸入狀態(tài)改變時(shí)，指定的傳感器輸入編碼將從高電平變?yōu)榈碗娖?，從而改變整流時(shí)序，以使電機(jī)改變旋轉(zhuǎn)方向。 電機(jī)通/斷控制可由輸出使能來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)該管腳開(kāi)路時(shí)，連接到正電源的內(nèi)置上拉電阻將會(huì)啟動(dòng)頂部和底部驅(qū)動(dòng)輸出時(shí)序。而當(dāng)該腳接地時(shí)，頂端驅(qū)動(dòng)輸出將關(guān)閉，并將底部驅(qū)動(dòng)強(qiáng)制為低，從而使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。 MC33035中的誤差放大器、振蕩器、脈沖寬度調(diào)制、電流限制電路、片內(nèi)電壓參考、欠壓鎖定電路、驅(qū)動(dòng)輸出電路以及熱關(guān)斷等電路的工作原理及操作方法與其它同類芯片的方法基本類似，這里不多述。 圖3 三相六步全波電機(jī)控制電路 4 實(shí)際控制電路 4.1 三相六步電機(jī)控制電路 圖3所示的三相應(yīng)用電路是具有全波六步驅(qū)動(dòng)的一個(gè)開(kāi)環(huán)電機(jī)控制器的電路連接圖。其中的功率開(kāi)關(guān)三極管為達(dá)林頓PNP型，下部的功率開(kāi)關(guān)三極管為N溝道功率MOSFET。由于每個(gè)器件均含有一個(gè)寄生箝位二極管，因而可以將定子電感能量返回的電源。其輸出能驅(qū)動(dòng)三角型連接或星型連接的定子，如果使用分離電源，也能驅(qū)動(dòng)中線接地的Y型連接。 在任意給定的轉(zhuǎn)子位置，圖3所示的電路中都僅有一個(gè)頂部和底部功率開(kāi)關(guān)（屬于不同的圖騰柱）有效。因此，通過(guò)合理配置可使定子繞組的兩端從電源切換到地，并可使電流為雙向或全波。由于前沿尖峰通常在電流波形中出現(xiàn)，并會(huì)導(dǎo)致限流錯(cuò)誤。因此，可通過(guò)在電流檢測(cè)輸入處串聯(lián)一個(gè)RC濾波器來(lái)抑制類峰。同時(shí),Rs采用低感型電阻也有助于減小尖峰。 4.2 有刷電機(jī)控制電路 雖然MC33035是專為控制無(wú)刷直流電機(jī)而設(shè)計(jì)的，但它也可以用來(lái)控制直流有刷型電機(jī)。圖4所示就是一個(gè)使用MC33035來(lái)控制直流有刷型電機(jī)的典型應(yīng)用電路實(shí)例。 圖4中，MC33035通過(guò)驅(qū)動(dòng)一個(gè)H型電四橋可用最少的器件來(lái)控制一個(gè)有刷電機(jī)。該控制的關(guān)鍵在于：要將輸入傳感器編碼為100，同時(shí)，在控制器正向/反向管腳為邏輯電平1時(shí)，還應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)頂部到左Q1和底部到右Q3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，而當(dāng)正向/反向管腳的邏輯電平為時(shí)，則應(yīng)產(chǎn)生頂部到右Q4和底部到左Q2的驅(qū)動(dòng)。該編碼可以保證H型驅(qū)動(dòng)同時(shí)滿足方向和速度控制的要求。該控制器可在大約25kHz的脈寬調(diào)制頻率下正常工作。電機(jī)速度的控制可通過(guò)調(diào)節(jié)誤差放大器同相輸入端的電壓來(lái)輸入。而電機(jī)電流的逐周限流則可由檢測(cè)H型電橋電機(jī)電流并通過(guò)電阻Rs到地之間所產(chǎn)生的電壓（100mV門(mén)限）來(lái)實(shí)現(xiàn)。 由于利用過(guò)流檢測(cè)電路可改變電機(jī)轉(zhuǎn)向，因此，在工作時(shí)，使用正常的正向/反向切換不需要在變向前完全停止。 圖4 H型電機(jī)有刷型控制器電路 4.3 布線注意事項(xiàng) 在布線時(shí)，不要在繞接或插入式樣機(jī)板上構(gòu)建任何電機(jī)控制電路，采用高頻印制電路布線對(duì)防止脈沖抖動(dòng)極為重要。通常由于在電流檢測(cè)傳感器或誤差信號(hào)放大器輸入端有過(guò)量噪聲。因此，印制電路布局應(yīng)該具有一個(gè)小電流信號(hào)和高驅(qū)動(dòng)輸出緩沖地的接地面，并應(yīng)通過(guò)分開(kāi)的通路返回到電源輸入濾波器電容上。在VCC、Vref和誤差放大器同向輸入端，是否需要在靠近集成電路的地方接一個(gè)瓷介電容（0.01μF），可視電路布局而定。但所有的大電流回路都應(yīng)盡可能短，并應(yīng)盡量使用粗銅線走線以降低EMI輻射。