两款直流电机功率驱动芯片及其应用

发布时间:2008/6/2 0:00:00 访问次数:539

　　随着功率电子技术的飞速发展,直流电机的功率驱动集成电路也越来越多,它们具有效率高、输出电流大、需要外接的元件少等特点。本文介绍sa60 以及lmd18245 这两种芯片的引脚功能、特点及其各自的应用。

关键词：脉宽调制；功率输出芯片　　　

　　sa60 和lmd18245 分别是美国apex 公司和ns 公司推出的面向中小型直流电机的全桥功率输出电路。它们既具有在外接少量元件的情况下实现电机的功率驱动、控制以及提供保护等功能的共性,又具有各自特色。下面就其引脚、功能特点及其典型应用作一个介绍。。

　　两芯片的主要性能参数及其特点

　　sa60 的性能参数及应用范围

　　sa60 的是一个pwm 型功率输出芯片, 电路提供给电机的电源电压最大可达到80v , 能连续向负载提供10a 的电流。最大模拟输入电压5v , pwm载波频率可以到250khz , 而效率可以高达97 %, 该芯片还可以外接一个可兼容的ttl 型的pwm 的信号来同步四象限模式的幅值和方向。sa60 主要应用在驱动中小型直流电机,d 类功率放大,轴承激励等场合。

　　lmd18245 的性能参数及应用范围

　　lmd18245 芯片可为电机提供最大55v 的电源电压,逻辑电路电压12v ,最大持续电流输出3a ,峰值电流可达6a ,最小输入脉冲宽度2μs ,电流传感器最大线性误差±9 %。与sa60 一样, 该功率输出级具有很高的效率。由于在芯片中集成了四位d/ a转换器和电机电流传感器、固定切断时间的斩波放大器等电路, 所以lmd18254 很容易完成对电机电流的数字控制,实现步进电机的微步驱动。因此,该芯片主要用于小型直流电机特别是步进电机的控制和驱动上。

　　引脚及其功能

　　外形

　　sa60 和lmd18245 的外形封装如图1。

　　内部电路框及各引脚功能

　　sa60 各引脚功能

　　sa60 的内部结构框如图2 所示。电路共有12个引脚,其中10、7 两脚分别是h 桥和pwm 及桥的驱动级电源端; 9、11 为功率信号输出端, 其输出波形与输入信号的关系是:9 脚输出pwm 信号的占空比随输入信号电压的增加而增大,11 脚却反之; 1、6脚为接地端, 前者是模拟接地端, 后者是功率接地端;8、12 端可以直接接功率地, 也可以通过一个电阻接地,作为限流感用,该端的电压最大值为±2v ;2、4 两端分别是模拟和数字控制信号的输入端。

　　lmd18245 各引脚功能

　　lmd18245 的内部结构框图如图3 所示。9 脚是电源端; 1、15 脚功率桥的输出端; 12、5 脚分别是信号地和功率电路接地端; 4、6、7、8 是d/ a 转换器的二进制数据输入端, 其中4 脚为二进制数的最高位;10 脚是紧急停止控制端,高电平有效; 11 脚为方向逻辑输入端;3 脚上联接一个并联的rc 网络,可将单稳脉冲宽度设置为: 1. 1 rc 秒。此外, 该芯片还提供了电流传感器放大输出端(13 脚) ,比较信号输出端(2 脚) ,和数模转换参考电压输入端(14 脚) 。

　　芯片的应用实例

　　虽然这两个芯片都是开关式全桥功率驱动电路,由于内部结构的不同,工作方式也不尽相同,所以在作为电机控制电路时,电路的工作方式也各有特点。图4 是sa60 驱动直流电动机时的典型接线图,在该图中芯片被联接成模拟输入方式, 在数字输入端(2 脚) 与模拟地之间联接一个电容器ct ,改变它的大小,可以调整pwm 载波的频率在22～250khz之间变化的。

　　虽说ldm18245 的持续电流输出的指标还不足sa60 的三分之一,但在控制方式上有它灵活方便的一面,采用不同的联接方式可以实现电机的不同的控制方式,获得不同的控制性能,图5 是用双极性输出方式驱动直流电机的实例。其中固定斩波时间为1. 1 rc;电流传感电阻r_w参考公式:

　　计算,其中uref是d/ a 转换电路的参考电压,d为d/ a 转换电路的输入电压值, is 为电机电流的最大设定值。与sa60 不同,在lmd18245 芯片中没有pwm 电路,想通过pwm 的占空比来控制