直流无刷电机驱动芯片L6229

1/25L6229

October 20041

FEATURES ■

OPERATING SUPPLY VOLTAGE FROM 8 TO 52V ■

2.8A OUTPUT PEAK CURRENT (1.4A DC)■

R DS(ON) 0.73? TYP. VALUE @ T j = 25 °C ■

OPERATING FREQUENCY UP TO 100KHz ■

NON DISSIPATIVE OVERCURRENT DETECTION AND PROTECTION ■

DIAGNOSTIC OUTPUT ■

CONSTANT t OFF PWM CURRENT CONTROLLER ■

SLOW DECAY SYNCHR. RECTIFICATION ■

60° & 120° HALL EFFECT DECODING LOGIC ■

BRAKE FUNCTION ■

TACHO OUTPUT FOR SPEED LOOP ■

CROSS CONDUCTION PROTECTION ■

THERMAL SHUTDOWN ■

UNDERVOLTAGE LOCKOUT ■INTEGRATED FAST FREEWEELING DIODES 2DESCRIPTION The L6229 is a DMOS Fully Integrated Three-Phase

Motor Driver with Overcurrent Protection.

Realized in MultiPower-BCD technology, the device

combines isolated DMOS Power Transistors with

CMOS and bipolar circuits on the same chip.

The device includes all the circuitry needed to drive a

three-phase BLDC motor including: a three-phase

DMOS Bridge, a constant off time PWM Current Con-

troller and the decoding logic for single ended hall

sensors that generates the required sequence for the

power stage.

Available in PowerDIP24 (20+2+2), PowerSO36 and

SO24 (20+2+2) packages, the L6229 features a non-dissipative overcurrent protection on the high side Power MOSFETs and thermal shutdown.

DMOS DRIVER FOR

THREE-PHASE BRUSHLESS DC MOTOR

Table 1. Order Codes Part Number Package L6229N PowerDIP24L6229PD PowerSO36L6229PDTR PowerSO36 in T ape & Reel L6229D SO24L6229DTR SO24 in T ape & Reel Rev. 3

L6229 2/25

Table 2. Absolute Maximum Ratings

Symbol

Parameter Test conditions Value Unit V S

Supply Voltage V SA = V SB = V S 60V V OD Differential Voltage between:

VS A , OUT 1, OUT 2, SENSE A

and VS B , OUT 3, SENSE B

V SA = V SB = V S = 60V;V SENSEA = V SENSEB = GND 60V V BOOT Bootstrap Peak Voltage

V SA = V SB = V S V S + 10V V IN , V EN Logic Inputs Voltage Range

-0.3 to 7V V REF Voltage Range at pin VREF

-0.3 to 7V V RCOFF Voltage Range at pin RCOFF

-0.3 to 7V V RCPULSE Voltage Range at pin RCPULSE

-0.3 to 7V V SENSE Voltage Range at pins SENSE A

and SENSE B

-1 to 4V I S(peak)Pulsed Supply Current (for each VS A and VS B pin)

V SA = V SB = V S ; T PULSE < 1ms

3.55A I S DC Supply Current (for each

VS A and VS B pin)

V SA = V SB = V S 1.4A T stg , T OP Storage and Operating

T emperature Range -40 to 150°C

3/25

L6229

Table 3. Recommended Operating Condition

Table 4. Thermal Data Symbol

Parameter Test Conditions MIN MAX Unit V S

Supply Voltage V SA = V SB = V S 12

52V V OD Differential Voltage between:

VS A , OUT 1, OUT 2, SENSE A and

VS B , OUT 3, SENSE B

V SA = V SB = V S ;V SENSEA = V SENSEB 52V V REF Voltage Range at pin VREF

-0.15V V SENSE Voltage Range at pins SENSE A

and SENSE B

(pulsed t W < t rr )(DC)-6-161V V I OUT DC Output Current

V SA = V SB = V S 1.4A T J Operating Junction T emperature

-25125°C f SW Switching Frequency 100KHz

Symbol

Description PDIP24SO24PowerSO36Unit R th(j-pins)

Maximum Thermal Resistance Junction-Pins 1915°C/W R th(j-case)

Maximum Thermal Resistance Junction-Case 2°C/W R th(j-amb)1

MaximumThermal Resistance Junction-Ambient (1)(1) Mounted on a multi-layer FR4 PCB with a dissipating copper surface on the bottom side of 6 cm 2 (with a thickness of 35 μm).

4455-°C/W R th(j-amb)1

Maximum Thermal Resistance Junction-Ambient (2)(2) Mounted on a multi-layer FR4 PCB with a dissipating copper surface on the top side of 6 cm 2 (with a thickness of 35 μm).

--36°C/W R th(j-amb)1

MaximumThermal Resistance Junction-Ambient (3)(3) Mounted on a multi-layer FR4 PCB with a dissipating copper surface on the top side of 6 cm 2 (with a thickness of 35 μm),

16 via holes and a ground layer.

--16°C/W R th(j-amb)2Maximum Thermal Resistance Junction-Ambient (4)(4) Mounted on a multi-layer FR4 PCB without any heat-sinking surface on the board.

597863°C/W

L6229 4/25

Table 5. Pin Description

PACKAGE

Name Type Function

SO24/

PowerDIP24

PowerSO36PIN #

PIN #1

10H 1Sensor Input Single Ended Hall Effect Sensor Input 1.211DIAG Open Drain

Output Overcurrent Detection and Thermal Protection pin. An internal open drain transistor pulls to GND when an

overcurrent on one of the High Side MOSFE Ts is

detected or during Thermal Protection.312SENSE A Power Supply Half Bridge 1 and Half Bridge 2 Source Pin. This pin

must be connected together with pin SE NSE B to

Power Ground through a sensing power resistor.

413RCOFF RC Pin RC Network Pin. A parallel RC network connected

between this pin and ground sets the Current

Controller OFF-Time.

515OUT 1Power Output Output 1

6, 7,18, 191, 18,19, 36GND GND Ground terminals. On PowerDIP24 and SO24

packages, these pins are also used for heat

dissipation toward the PCB. On PowerSO36 package

the slug is connected on these pins.

822T ACHO Open Drain Output Frequency-to-Voltage open drain output. E very pulse

from pin H 1 is shaped as a fixed and adjustable length

pulse.

924RCPULSE

RC Pin RC Network Pin. A parallel RC network connected

between this pin and ground sets the duration of the

Monostable Pulse used for the Frequency-to-Voltage

converter.

5/25

L6229PACKAGE

Name Type Function SO24/

PowerDIP24

PowerSO36PIN #

PIN #1025SENSE B Power Supply Half Bridge 3 Source Pin. This pin must be connected

together with pin SENSE A to Power Ground through a

sensing power resistor. At this pin also the Inverting

Input of the Sense Comparator is connected.

1126FWD/RE V Logic Input Selects the direction of the rotation. HIGH logic level

sets Forward Operation, whereas LOW logic level sets Reverse Operation.

If not used, it has to be connected to GND or +5V ..

1227EN Logic Input Chip Enable. LOW logic level switches OFF all Power

MOSFETs.

If not used, it has to be connected to +5V .

1328VREF Logic Input Current Controller Reference Voltage.

Do not leave this pin open or connect to GND.

1429BRAKE Logic Input

Brake Input pin. LOW logic level switches ON all High

Side Power MOSFE Ts, implementing the Brake

Function.

If not used, it has to be connected to +5V .15

30VBOOT Supply Voltage Bootstrap Voltage needed for driving the upper Power MOSFETs.16

32OUT 3Power Output Output 3.17

33VS B Power Supply Half Bridge 3 Power Supply Voltage. It must be connected to the supply voltage together with pin VS A .204VS A Power Supply Half Bridge 1 and Half Bridge 2 Power Supply Voltage.

It must be connected to the supply voltage together

with pin VS B .

215OUT 2Power Output

Output 2.227VCP Output

Charge Pump Oscillator Output.238H 2Sensor Input

Single Ended Hall Effect Sensor Input 2.249H 3

Sensor Input Single Ended Hall Effect Sensor Input 3.Table 6. Electrical Characteristics

(V S = 48V , T amb = 25 °C , unless otherwise specified)

Symbol Parameter Test Conditions Min

Typ Max Unit V Sth(ON)T urn ON threshold 5.8

6.3 6.8V V Sth(OFF)T urn OFF threshold 5

5.56V I S Quiescent Supply Current All Bridges OFF;

Tj = -25 to 125°C (6)5

10mA T J(OFF)Thermal Shutdown T emperature

165°C Output DMOS Transistors

R DS(ON)High-Side + Low-Side Switch ON

Resistance

T j = 25 °C 1.47 1.69?T j =125 °C (7) 2.35 2.70?I DSS Leakage Current EN = Low; OUT = V CC

2mA EN = Low; OUT = GND -0.3mA

Table 5. Pin Description (continued)

L6229 6/25Symbol

Parameter Test Conditions Min Typ Max Unit Source Drain Diodes

V SD

Forward ON Voltage I SD = 1.4A, EN = LOW 1.15 1.3V t rr

Reverse Recovery Time I f = 1.4A 300ns t fr

Forward Recovery Time 200ns Logic Input (H1, H2, H3, EN, FWD/REV, BRAKE)V

IL Low level logic input voltage -0.30.8V V IH

High level logic input voltage 27V I IL

Low level logic input current GND Logic Input Voltage -10μA I IH

High level logic input current 7V Logic Input Voltage 10μA V th(ON)T urn-ON Input Threshold

1.8

2.0V V th(OFF)T urn-OFF Input Threshold 0.8

1.3V V thHYS

Input Thresholds Hysteresys 0.250.5V Switching Characteristics t D(on)EN

Enable to out turn-ON delay time (7)I LOAD = 1.4 A, Resistive Load 500650800ns t D(off)EN

Enable to out turn-OFF delay time (7)I LOAD = 1.4 A, Resistive Load 5001000ns t D(on)IN

Other Logic Inputs to Output T urn-ON delay Time I LOAD = 1.4 A, Resistive Load 1.6μs t D(off)IN

Other Logic Inputs to out T urn-OFF delay Time I LOAD = 1.4 A, Resistive Load 800ns t RISE

Output Rise Time (7)I LOAD = 1.4 A, Resistive Load 40250ns t FALL

Output Fall Time (7)I LOAD = 1.4 A, Resistive Load

40250ns t DT

Dead Time 0.51μs f CP Charge Pump Frequency Tj = -25 to 125°C (6)0.61MHz PWM Comparator and Monostable

I RCOFF Source current at pin RC OFF V RCOFF = 2.5 V

3.5 5.5mA V OFFSET Offset Voltage on Sense Comparator V ref = 0.5 V

±5mV t prop T urn OFF Propagation delay (8)V ref = 0.5 V 500

ns t blank Internal Blanking Time on Sense Comparator 1

μs t ON(min)Minimum on Time 2.5

3μs t OFF PWM RecirculationTime R OFF = 20k ? ; C OFF =1nF

13μs R OFF = 100k ? ; C OFF =1nF

61μs I BIAS Input Bias Current at pin VREF 10μA Tacho Monostable

I RCPULSE Source Current at pin RCPULSE V RCPULSE = 2.5V 3.5 5.5mA Table 6. Electrical Characteristics (continued)

(V S = 48V , T amb = 25 °C , unless otherwise specified)

7/25

L6229(6) Tested at 25°C in a restricted range and guaranteed by characterization.

(7) See Fig. 4.

(8) Measured applying a voltage of 1V to pin SENSE and a voltage drop from 2V to 0V to pin VREF.

(9) See Fig. 5.

Symbol

Parameter Test Conditions Min Typ Max Unit t PULSE Monostable of Time R PUL = 20k ? ; C PUL =1nF

12μs R PUL = 100k ? ; C PUL =1nF

60μs R TACHO Open Drain ON Resistance

4060?Over Current Detection & Protection

I SOVER

Supply Overcurrent Protection Threshold T J = -25 to 125°C (6)2 2.8 3.55A R OPDR

Open Drain ON Resistance I DIAG = 4mA 4060?I OH OCD high level leakage current V DIAG = 5V

1μA t OCD(ON)OCD T urn-ON Delay Time (9)I DIAG = 4mA; C DIAG < 100pF

200ns t OCD(OFF)OCD T urn-OFF Delay Time (9)

I DIAG = 4mA; C DIAG < 100pF 100ns Table 6. Electrical Characteristics (continued)

(V S = 48V , T amb = 25 °C , unless otherwise specified)

L6229 8/25

3CIRCUIT DESCRIPTION

3.1POWER STAGES and CHARGE PUMP

The L6229 integrates a Three-Phase Bridge, which consists of 6 Power MOSFETs connected as shown on the Block Diagram. Each Power MOS has an R DS(ON) = 0.73? (typical value @25°C) with intrinsic fast freewheeling diode. Switching patterns are generated by the PWM Current Controller and the Hall Effect Sensor Decoding Logic (see relative paragraphs). Cross conduction protection is implemented by using a dead time (t DT = 1μs typical value) set by internal timing circuit between the turn off and turn on of two Power MOSFETs in one leg of a bridge.

Pins VS A and VS B MUST be connected together to the supply voltage (V S ).

Using N-Channel Power MOS for the upper transistors in the bridge requires a gate drive voltage above the power supply voltage. The Bootstrapped Supply (V BOOT ) is obtained through an internal oscillator and few ex-ternal components to realize a charge pump circuit as shown in Figure 6. The oscillator output (pin VCP) is a square wave at 600KHz (typically) with 10V amplitude. Recommended values/part numbers for the charge pump circuit are shown in Table 7.Table 7. Charge Pump External Component Values.

3.2LOGIC INPUTS

Pins FWD/REV, BRAKE, EN, H 1, H 2 and H 3 are TTL/CMOS and μC compatible logic inputs. The internal struc-ture is shown in Figure 4. Typical value for turn-ON and turn-OFF thresholds are respectively V th(ON) = 1.8V and V th(OFF) = 1.3V.

Pin EN (enable) may be used to implement Overcurrent and Thermal protection by connecting it to the open collector DIAG output If the protection and an external disable function are both desired, the appropriate connection must be implemented. When the external signal is from an open collector output, the circuit in Figure 8 can be used . For ex-ternal circuits that are push pull outputs the circuit in Figure 9 could be used. The resistor R EN should be chosen in the range from 2.2K ? to 180K ?. Recommended values for R EN and C EN are respectively 100K ? and 5.6nF. More information for selecting the values can be found in the Overcurrent Protection section.

C BOOT

220nF C P

10nF R P

100?D 1

1N4148D 21N4148

L6229

3.3PWM CURRENT CONTROL

The L6229 includes a constant off time PWM Current Controller. The current control circuit senses the bridge current by sensing the voltage drop across an external sense resistor connected between the source of the three lower power MOS transistors and ground, as shown in Figure 10. As the current in the motor increases the voltage across the sense resistor increases proportionally. When the voltage drop across the sense resistor becomes greater than the voltage at the reference input pin VRE F the sense comparator triggers the monostable switching the bridge off. The power MOS remain off for the time set by the monostable and the mo-tor current recirculates around the upper half of the bridge in Slow Decay Mode as described in the next section. When the monostable times out, the bridge will again turn on. Since the internal dead time, used to prevent cross conduction in the bridge, delays the turn on of the power MOS, the effective Off Time t OFF is the sum of the monostable time plus the dead time.

Figure 11 shows the typical operating waveforms of the output current, the voltage drop across the sensing re-sistor, the pin RC voltage and the status of the bridge. More details regarding the Synchronous Rectification and the output stage configuration are included in the next section.

Immediately after the Power MOS turn on, a high peak current flows through the sense resistor due to the re-

9/25

L6229 10/25

verse recovery of the freewheeling diodes. The L6229 provides a 1μs Blanking Time t BLANK that inhibits the comparator output so that the current spike cannot prematurely retrigger the monostable.

11/25

L6229

Figure 12 shows the magnitude of the Off Time t OFF versus C OFF and R OFF values. It can be approximately calculated from the equations:

t RCFALL = 0.6 · R OFF · C OFF

t OFF = t RCFALL + t DT = 0.6 · R OFF · C OFF + t DT

where R OFF and C OFF are the external component values and t DT is the internally generated Dead Time with:

20K ? ≤ R OFF ≤ 100K ?

0.47nF ≤ C OFF ≤ 100nF

t DT = 1μs (typical value)

Therefore:

t OFF(MIN) = 6.6μs

t OFF(MAX) = 6ms

These values allow a sufficient range of t OFF to implement the drive circuit for most motors.

The capacitor value chosen for C OFF also affects the Rise Time t RCRISE of the voltage at the pin RCOFF. The Rise Time t RCRISE will only be an issue if the capacitor is not completely charged before the next time the monostable is triggered. Therefore, the On Time t ON , which depends by motors and supply parameters, has to be bigger than t RCRISE for allowing a good current regulation by the PWM stage. Furthermore, the On Time t ON can not be smaller than the minimum on time t ON(MIN).

t RCRISE = 600 · C OFF

Figure 13 shows the lower limit for the On Time t ON for having a good PWM current regulation capacity. It has to be said that t ON is always bigger than t ON(MIN) because the device imposes this condition, but it can be smaller than t RCRISE - t DT . In this last case the device continues to work but the Off Time t OFF is not more constant.So, small C OFF value gives more flexibility for the applications (allows smaller On Time and, therefore, higher switching frequency), but, the smaller is the value for C OFF , the more influential will be the noises on the circuit performance.

t ON t ON MIN ()> 2.5μs (typ. value)

=t ON t RCRISE t DT

–>???

L6229 12/25

3.4SLOW DECAY MODE

Figure 14 shows the operation of the bridge in the Slow Decay mode during the Off Time. At any time only two legs of the three-phase bridge are active, therefore only the two active legs of the bridge are shown in the figure and the third leg will be off. At the start of the Off Time, the lower power MOS is switched off and the current recirculates around the upper half of the bridge. Since the voltage across the coil is low, the current decays slow-ly. After the Dead Time the upper power MOS is operated in the synchronous rectification mode reducing the impendence of the freewheeling diode and the related conducting losses. When the monostable times out, up-per MOS that was operating the synchronous mode turns off and the lower power MOS is turned on again after some delay set by the Dead Time to prevent cross conduction.

13/25

L6229

3.5DECODING LOGIC

The Decoding Logic section is a combinatory logic that provides the appropriate driving of the three-phase bridge outputs according to the signals coming from the three Hall Sensors that detect rotor position in a 3-phase BLDC motor. This novel combinatory logic discriminates between the actual sensor positions for sensors spaced at 60, 120, 240 and 300 electrical degrees. This decoding method allows the implementation of a uni-versal IC without dedicating pins to select the sensor configuration.

There are eight possible input combinations for three sensor inputs. Six combinations are valid for rotor posi-tions with 120 electrical degrees sensor phasing (see Figure 15, positions 1, 2, 3a, 4, 5 and 6a) and six combi-nations are valid for rotor positions with 60 electrical degrees phasing (see Figure 17, positions 1, 2, 3b, 4, 5and 6b). Four of them are in common (1, 2, 4 and 5) whereas there are two combinations used only in 120 elec-trical degrees sensor phasing (3a and 6a) and two combinations used only in 60 electrical degrees sensor phas-ing (3b and 6b).

The decoder can drive motors with different sensor configuration simply by following the Table 8. For any input configuration (H 1, H 2 and H 3) there is one output configuration (OUT 1, OUT 2 and OUT 3). The output configura-tion 3a is the same than 3b and analogously output configuration 6a is the same than 6b.

The sequence of the Hall codes for 300 electrical degrees phasing is the reverse of 60 and the sequence of the Hall codes for 240 phasing is the reverse of 120. So, by decoding the 60 and the 120 codes it is possible to drive the motor with all the four conventions by changing the direction set.

Table 8. 60 and 120 Electrical Degree Decoding Logic in Forward Direction.

Hall 120°

123a -456a -Hall 60°

12-3b 45-6b H 1

H H L H L L H L H 2

L H H H H L L L H 3

L L L H H H H L OUT 1

Vs High Z GND GND GND High Z Vs Vs OUT 2

High Z Vs Vs Vs High Z GND GND GND OUT 3

GND GND High Z High Z Vs Vs High Z High Z Phasing 1->32->32->12->13->13->21->21->2

L6229 14/25

3.6TACHO

A tachometer function consists of a monostable, with constant off time (t PULSE ), whose input is one Hall Effect signal (H 1). It allows developing an easy speed control loop by using an external op amp, as shown in Figure

18. For component values refer to Application Information section.

The monostable output drives an open drain output pin (TACHO). At each rising edge of the Hall Effect Sensors H 1, the monostable is triggered and the MOSFET connected to pin TACHO is turned off for a constant time t PULSE (see Figure 17). The off time t PULSE can be set using the external RC network (R PUL , C PUL ) connected to the pin RCPULSE. Figure 19 gives the relation between t PULSE and C PUL , R PUL . We have approximately:

t PULSE = 0.6 · R PUL · C PUL

where C PUL should be chosen in the range 1nF … 100nF and R PUL in the range 20K ? … 100K ?.

By connecting the tachometer pin to an external pull-up resistor, the output signal average value V M is propor-tional to the frequency of the Hall Effect signal and, therefore, to the motor speed. This realizes a simple Fre-quency-to-Voltage Converter. An op amp, configured as an integrator, filters the signal and compares it with a reference voltage V REF , which sets the speed of the motor.

V M t PULSE T

-----------------V DD ?=

L6229

15/25

L6229 16/25

3.7NON-DISSIPATIVE OVERCURRENT DETECTION and PROTECTION

The L6229 integrates an Overcurrent Detection Circuit (OCD) for full protection. This circuit provides Output-to-Output and Output-to-Ground short circuit protection as well. With this internal over current detection, the exter-nal current sense resistor normally used and its associated power dissipation are eliminated. Figure 20 shows a simplified schematic for the overcurrent detection circuit.

To implement the over current detection, a sensing element that delivers a small but precise fraction of the out-put current is implemented with each High Side power MOS. Since this current is a small fraction of the output current there is very little additional power dissipation. This current is compared with an internal reference cur-rent I REF . When the output current reaches the detection threshold (typically I SOVER = 2.8A) the OCD compar-ator signals a fault condition. When a fault condition is detected, an internal open drain MOS with a pull down capability of 4mA connected to pin DIAG is turned on.

The pin DIAG can be used to signal the fault condition to a μC or to shut down the Three-Phase Bridge simply by connecting it to pin EN and adding an external R-C (see R EN , C EN ).

Figure 21 shows the Overcurrent Detetection operation. The Disable Time t DISABLE before recovering normal operation can be easily programmed by means of the accurate thresholds of the logic inputs. It is affected whether by C EN and R EN values and its magnitude is reported in Figure 22. The Delay Time t DELAY before turn-ing off the bridge when an overcurrent has been detected depends only by C EN value. Its magnitude is reported in Figure 23

C EN is also used for providing immunity to pin EN against fast transient noises. Therefore the value of C EN should be chosen as big as possible according to the maximum tolerable Delay Time and the R EN value should be chosen according to the desired Disable Time.

The resistor R EN should be chosen in the range from 2.2K ? to 180K ?. Recommended values for R EN and C EN are respectively 100K ? and 5.6nF that allow obtaining 200μs Disable Time.

L6229

17/25

L6229 18/25

4APPLICATION INFORMATION

A typical application using L6229 is shown in Figure 24. Typical component values for the application are shown in Table 9. A high quality ceramic capacitor (C 2) in the range of 100nF to 200nF should be placed between the power pins VS A and VS

B and ground near the L6229 to improve the high frequency filtering on the power supply and reduce high frequency transients generated by the switching. The capacitor (

C EN ) connected from the EN input to ground sets the shut down time when an over current is detected (see Overcurrent Protection). The two current sensing inputs (SENSE A and SENSE B ) should be connected to the sensing resistor R SENSE with a trace length as short as possible in the layout. The sense resistor should be non-inductive resistor to minimize the di/dt transients across the resistor. To increase noise immunity, unused logic pins are best connected to 5V (High Logic Level) or GN

D (Low Logic Level) (see pin description). It is recommended to keep Power Ground and Signal Ground separated on PCB.

Table 9. Component Values for Typical Application.

C 1

100μF R 15K6?C 2

100nF R 21K8?C 3

220nF R 34K7?C BOOT

220nF R 41M ?C OFF

1nF R DD 1K ?C PUL

10nF R EN 100K ?C REF1

33nF R P 100?C REF2

100nF R SENSE 0.6?C EN

5.6nF R OFF 33K ?C P

10nF R PUL 47K ?D 1

1N4148R H1, R H2, R H310K ?

D 21N4148

4.1OUTPUT CURRENT CAPABILITY AND IC POWER DISSIPATION

In Figure 25 is shown the approximate relation between the output current and the IC power dissipation using PWM current control.

For a given output current the power dissipated by the IC can be easily evaluated, in order to establish which package should be used and how large must be the on-board copper dissipating area to guarantee a safe op-

erating junction temperature (125°C maximum).

4.2THERMAL MANAGEMENT

In most applications the power dissipation in the IC is the main factor that sets the maximum current that can be delivered by the device in a safe operating condition. Selecting the appropriate package and heatsinking con-figuration for the application is required to maintain the IC within the allowed operating temperature range for the application. Figures 26, 27 and 28 show the Junction-to-Ambient Thermal Resistance values for the PowerSO36, PowerDIP24 and SO24 packages.

For instance, using a PowerSO package with copper slug soldered on a 1.5mm copper thickness FR4 board with 6cm2 dissipating footprint (copper thickness of 35μm), the R th(j-amb) is about 35°C/W. Figure 29 shows mounting methods for this package. Using a multi-layer board with vias to a ground plane, thermal impedance

can be reduced down to 15°C/W.

19/25

L6229 20/25

无刷直流电机的驱动及控制

无刷直流电机驱动 James P. Johnson, Caterpiller公司 本章的题目是无刷直流电动机及其驱动。无刷直流电动机（BLDC）的运行仿效了有刷并励直流电动机或是永磁直流电动机的运行。通过将原直流电动机的定子、转子内外对调—变成采用包含电枢绕组的交流定子和产生磁场的转子使得该仿效得以可能。正如本章中要进一步讨论的，输入到BLDC定子绕组中的交流电流必须与转子位置同步更变，以便保持磁场定向，或优化定子电流与转子磁通的相互作用，类似于有刷直流电动机中换向器、电刷对绕组的作用。该原理的实际运用只能在开关电子学新发展的今天方可出现。BLDC电机控制是今天世界上发展最快的运动控制技术。可以预见，随着BLDC的优点愈益被大家所熟知且燃油成本持续增加，BLDC必然会进一步广泛运用。 2011-01-30 23.1 BLDC基本原理 在众文献中无刷直流电动机有许多定义。NEMA标准《运动/定位控制电动机和控制》中对“无刷直流电动机”的定义是：“无刷直流电动机是具有永久磁铁转子并具有转轴位置监测来实施电子换向的旋转自同步电机。不论其驱动电子装置是否与电动机集成在一起还是彼此分离，只要满足这一定义均为所指。”

图23.1 无刷直流电机构形 2011-01-31 若干类型的电机和驱动被归类于无刷直流电机，它们包括： 1 永磁同步电机（PMSMs）； 2 梯形反电势(back - EMF)表面安装磁铁无刷直流电机； 3 正弦形表面安装磁铁无刷直流电机； 4 内嵌式磁铁无刷直流电机； 5 电机与驱动装置组合式无刷直流电机； 6 轴向磁通无刷直流电机。 图23.1给出了几种较常见的无刷直流电机的构形图。永磁同步电机反电势是正弦形的，其绕组如同其他交流电机一样通常不是满距，或是接近满距的集中式绕组。许多无刷直流电

51单片机直流无刷电机控制

基于MCS-51单片机控制直流无刷电动机 学号：3100501044 班级：电气1002 ：王辉军

摘要 直流无刷电机是同步电机的一种，由电动机本体、位置传感器和电子开关线路三部分组成。其定子绕组一般制成多相（三相、四相、五相不等），转子由永久磁钢按一定极对数（2p=2,4,…）组成。电机转子的转速受电机定子旋转磁场的速度及转子极数(P)影响：N=120．f / P。在转子极数固定情况下，改变定子旋转磁场的频率就可以改变转子的转速。直流无刷电机即是将同步电机加上电子式控制(驱动器)，控制定子旋转磁场的频率并将电机转子的转速回授至控制中心反复校正，以期达到接近直流电机特性的方式。也就是说直流无刷电机能够在额定负载围当负载变化时仍可以控制电机转子维持一定的转速。 MCS-51单片机是美国英特尔公司生产的一系列单片机的总称，是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数据处理能力的微处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入输出接口电路、定时计算器、串行通信口、脉宽调制电路、A/D转换器等电路集成到一块半导体硅片上，这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。 本论文将介绍基于MCS-51单片机控制直流无刷电动机的设计，它可以实现控制直流无刷电动机的启动、停止、急停、正反转、加减速等功能。 关键词：单片机，直流无刷电动机，控制系统

直流无刷电动机是在直流电动机的基础之上发展而来的，它是步进电动机的一种，继承了直流电动机的启动转矩大、调速性能好等特点克服了需要换向器的缺点在交通工具、家用电器及中小功率工业市场占有重要的地位。直流无刷电动机不仅在电动自行车、电动摩托车、电动汽车上有着广泛的应用，而且在新一代的空调机、洗衣机、电冰箱、吸尘器，空气净化器等家用电器中也有逐步采用的趋势，尤其是随着微电子技术的发展，直流无刷电动机逐渐占有原来异步电动机变频调速的领域，这就使得直流无刷电动机的应用围越来越广。 本设计就是基于MCS-51系列单片机控制直流无刷电动机，利用所学的知识实现单片机控制直流无刷电动机的启动、停止、急停、正反转，加减速等控制，并对直流无刷电动机运行状态进行监视和报警。详细介绍单片机的种类、结构、功能、适用领域和发展历史、未来前景及其直流无刷电动机的工作原理、控制结构等容，既着重单片机的基本知识、功能原理的深入阐述，又理论联系实际详细剖析单片机控制直流无刷电动机的过程。 1．直流无刷电动机的基本组成 直流无刷电动机是在直流电动机的基础上发展而来的，直流无刷电动机继承了直流电动机启动转矩大、调速性能好的优点，克服了直流电动机需要换向器的缺点，在交通工具、家用电器等生活的方方方面面占有重要的地位。 由于直流无刷电动机既具有交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点，又具备直流电动机的运行效率高、无励磁损耗以及调速性能好等诸多优点，故在当今国民经济各领域应用日益普及。 直流无刷电动机主要由电动机本体、位置传感器和电子开关线路三部分组成。其定子绕组一般制成多相（三相、四相、五相不等），转子由永久磁钢按一定极对数（2p=2,4,…）组成。图3-1所示为三相两极直流无刷电机结构。 三相定子绕组分别与电子开关线路中相应的功率开关器件联结，A、B、

直流无刷电机驱动说明书

BLDC SERVO DRIVERS 无刷直流调速驱动器 使用手册1.3 系统上电前请仔细阅读手册 DBLS-01系列 直流无刷电机驱动说明书 一、概述 本控制驱动器为闭环速度型控制器，采用最近型IGBT和MOS功率器，利用直流无刷电机的霍尔信号进行倍频后进行闭环速度控制，控制环节设有PID速度调节器，系统控制稳定可靠，尤其是在低速下总能达到最大转矩，速度控制范围150~6000rpm。 二、特点 1、PID速度、电流双环调节器 2、高性能低价格 3、20KHZ 斩波频率 4、电气刹车功能，使电机反应迅速 5、过载倍数大于2，在低速下转矩总能达到最大 6、具有过压、欠压、过流、过温、霍尔信号非法等故障报警功能 三、电气指标 标准输入电压：24VDC\36VDC\48VDC 三种 最大输入过载保护电流：5A\15A两种 加速时间常数出厂值：0.2秒其他可定制 四、端子接口说明

1、电源输入端 引角序号引角名中文定义 1 V+ 直流+24V输入 2 GND 直流0V输入 2、电机输入端 引角序号引角名中文定义 1 MA 电机A相 2 MB 电机B相 3 MC 电机C相 4 GND 地线 5 HA 霍尔信号A相输入端 6 HB 霍尔信号B相输入端 7 HC 霍尔信号C相输入端 8 +6.25 霍尔信号的电源线 3、控制信号部分 GND：信号地 F/R：正、反转控制，接GND反转，不接正转，正反转切换时，应先关断EN EN：使能控制：EN接地，电机转（联机状态），EN不接，电机不转（脱机状态） BK：刹车控制：当不接地正常工作，当接地时，电机电气刹车，当负载惯量较大时，应采用脉宽信号方式，通过调整脉宽幅值来控制刹车效果。 SV ADJ：外部速度衰减：可以衰减从0~100%，当外部速度指令接6.25V时，通过该电位器可以调速试机 PG：电机速度脉冲输出：当极对数为P时，每转输出6P个脉冲（OC门输入） ALM：报警输出：当电路处于报警状态时，输出低电平（OC门输出） +6.25V：调速电压输出，可用电位器在SV和GND形成连续可调 拔码开关说明：四个档位为OFF时，电机不运行，SW1为ON状态时，电机转速为100%，SW2为ON状态时，电机转速为80%，SW3为ON状态时，电机转速为40%，SW4为ON状态时，电机转速为20%。 4.机械安装：

基于专用控制芯片的直流无刷电机控制器

第26卷第3期孝感学院学报V OL.26 NO.3 2006年5月JOURNAL OF XIAOGAN UNIVERSITY M A Y.2006 基于专用控制芯片的直流无刷电机控制器 方天红 (孝感学院物理系,湖北孝感432000) 摘 要:介绍了以摩托罗拉公司的专用控制芯片M C33035、M C33039为核心构成的应用于绕线机单片机控制系统上的直流无刷电机控制器的设计。 关键词:单片机;直流无刷电机;脉冲宽度调制 中图分类号:T N492 文献标识码:A 文章编号:1671 2544(2006)03 0090 03 本文介绍的是绕线机单片机控制系统中决定绕线产品质量的基于专用控制芯片的直流无刷电机控制器的设计,该系统主要包括无刷电机控制器和步进电机控制器两部分。在无刷电机控制器设计中,调速精度、电机定子位置检测、测速单元电路等是关键。 永磁无刷直流电机控制器结构有多种形式,最初是采用分离元件组成的庞大而复杂的模拟控制电路。由于调试难度大,稳定性差,已逐渐被淘汰。以单片机为控制核心,结合使用专用电机控制芯片,给永磁无刷直流电机调速装置的设计带来了极大的便利,这种集成模拟控制芯片控制功能强、保护功能完善、工作性能稳定,组成的系统所需外围电路简单、抗干扰能力强,特别适用于工作环境恶劣,对控制器体积和性价比要求比较高的场合。 本文介绍以单片机AT89C52为控制核心,结合使用MC33035和M C33039构成的永磁无刷直流电机控制器的设计。选用的无刷电机为上海哈瑞无刷电机有限公司生产,型号为55ZWN24 120 01,参数为最高转速7000r/min,功率为120W。同时,验证了设计的正确性和测试控制器的调速精度。 1 直流无刷电机控制器控制原理 MC33035是摩托罗拉公司研制的第二代无刷直流电机控制专用集成电路,它包含开环三相或四相电机控制所需的全部有效功能。该器件由具有良好整流序列的转子位置译码器、可提供传感器功率的温度补偿参考、频率可编程的锯齿波振荡器、完全可访问的误差放大器以及3个非常适用于驱动大功率M OSFET的大电流推挽底部驱动器组成,因而它是一种功能齐全的电机控制器。加1片MC33039电子测速器将无刷直流电动机的转子位置信号进行F/V转换,形成转速反馈信号,即可构成转速闭环调节系统。外接6个功率开关器件组成三相逆变器,就可驱动三相永磁无刷直流电机。控制器电路构成如图1 所示。 图1 控制器电路构成 从电机转子位置检测器送来的三相位置检测信号(SA、SB、SC)一方面送入MC33035,经芯片内部译码电路结合正反转控制端、起停控制端、制动控制端、电流检测端等控制逻辑信号状态,经过运算后,产生逆变器三相上、下桥臂开关器件的6 收稿日期:2006 01 12 作者简介:方天红(1979 ),男,湖北赤壁人,孝感学院物理系讲师,硕士。 90

无刷直流电机控制系统的设计

1引言无刷直流电机最本质的特征是没有机械换向器和电刷所构成的机械接触式换向机构。现在，无刷直流电机定义有俩种：一种是方波/梯形波直流电机才可以被称为无刷直流电机，而正弦波直流电机则被认为是永磁同步电机。另一种是方波/梯形波直流电机和正弦波直流电机都是无刷直流电机。国际电器制造业协会在1987年将无刷直流电机定义为“一种转子为永磁体，带转子位置信号，通过电子换相控制的自同步旋转电机”，其换相电路可以是独立的或集成于电机本体上的。本次设计采用第一种定义，把具有方波/梯形波无刷直流电机称为无刷直流电机。从20世纪90年代开始，由于人们生活水平的不断提高和现代化生产、办公自动化的发展，家用电器、工业机器人等设备都向着高效率化、小型化及高智能化发展，电机作为设备的重要组成部分，必须具有精度高、速度快、效率高等优点，因此无刷直流电机的应用也发展迅速[1]。 1.1 无刷直流电机的发展概况 无刷直流电动机是由有刷直流电动机的基础上发展过来的。 19世纪40年代，第一台直流电动机研制成功，经过70多年不断的发展，直流电机进入成熟阶段，并且运用广泛。 1955年，美国的D.Harrison申请了用晶体管换相线路代替有刷直流电动机的机械电刷的专利，形成了现代无刷直流电动机的雏形。 在20世纪60年代初，霍尔元件等位置传感器和电子换向线路的发现，标志着真正的无刷直流电机的出现。 20世纪70年代初，德国人Blaschke提出矢量控制理论，无刷直流电机的性能控制水平得到进一步的提高，极大地推动了电机在高性能领域的应用。 1987年，在北京举办的德国金属加工设备展览会上，西门子和博世两公司展出了永磁自同步伺服系统和驱动器，引起了我国有关学者的注意，自此我国开始了研制和开发电机控制系统和驱动的热潮。目前，我国无刷直流电机的系列产品越来越多，形成了生产规模。 无刷直流电动机的发展主要取决于电子电力技术的发展，无刷直流电机发展的初期，由于大功率开关器件的发展处于初级阶段，性能差，价格贵，而且受永磁材料和驱动控制技术的约束，这让无刷直流电动机问世以后的很长一段时间内，都停

基于MC33035芯片的无刷直流电机驱动系统设计

基于MC33035的无刷直流电机驱动控制系统设计 摘要 随着社会的发展和人民的生活水平提高，人们对交通工具的需求也在不断发展和提高。电动自行车作为一种“绿色产品”已经在全国各省市悄然兴起，进入千家万户，成为人们，特别是中老年人和女士们理想的交通工具，受到广大使用者的喜爱。 MC33035的典型控制功能包括PWM开环速度控制、使能控制(起动或停止) 、正反转控制和能耗制动控制。此芯片具有过流保护、欠压保护、欠流保护、又因此芯片低成本、高智能化、从而简化系统构成、降低系统成本、增强系统性能、满足更多应用场合的需要。 设计的直流无刷电机控制器是采用 MC33035 芯片控制的，以本次设计结果表明，MC33035的典型控制功能带有可选时间延迟锁存关断模式的逐周限流特性以及内部热关断等特性。电动自行车作为一种新型交通工具已经在社会上引起很大的影响并受到广大使用者的喜爱。 关键词：电动自行车，无刷直流电机，MC33035，位置传感器

THE BRUSHLESS DC MOTOR DRIVE SYSTEM DESIGN BASED ON MC33035 CHIP ABSTRACT With the rapid development of technology, new energy technologies in recent years have been widely used. For example, the small size, light weight, high efficiency, low noise, large capacity and high reliability features such as permanent magnet brushless DC motor-driven bike. MC33035 Typical control functions include open loop PWM speed control so that it can control (start or stop), reversing control and braking control. This chip is overcurrent protection, undervoltage protection, under current protection, and therefore chip cost, high intelligence, which simplifies the system structure, lower system costs, increase system performance to meet the needs of more applications. The design of the brushless DC motor controller is controlled by MC33035 chip to this design results show that, MC33035 typical time delay control with an optional latch-by-week shutdown mode current limiting characteristics, and internal thermal shutdown characteristics. Electric bicycles as a mode of transportation has caused a great impact on society and loved by the majority of users. KEY WORDS: electric-bicycle, brushless DC motor, MC33035, position sensors

三相直流无刷电机驱动程序

1.检测霍尔传感器的值可以判断出转子的位置，再使能相应的上下桥臂，则能驱动电机运动；若要让电机持续转动，则必须再次检测传感器值及使能相应的上下桥臂。这里采用的是将霍尔传感器输出的三根线相边的IO口配置成外部中断，并且为边沿触发，在中断函数中加入传感器检测与上下桥臂切换程序，如此电机就能持续运转了。 2.上桥臂的控制采用IO口置高低电平来控制上桥臂的通断，下桥臂则使用单片机内部集成的三路PWM波来控制，通过控制PWM波的占空比，可以实现对电机的调速了。实际测得，占空比与电机的速度成正比例关系，在PWM波频率为20KHz时，占空比增加1%，速度增加60rpm，并在占空比为53%时达到额定转速3000rpm（空载）。 3.速度测量则采用如下公式： 电机每转一圈，霍尔值改变6次x5个周期=30次，记录边沿触发的中断次数N/30=电机转过的圈数,设运转时间为t(s)则电机转速v=N/30/t*60 rpm。即动转时间为2s时，霍尔值改变次数即为速度值，单位rpm。 4.调速：给定速度，由电机驱动板自动由当前速度平滑过渡到给定速度。实际测试发现，速度变化量很大时，电机会有突然加速或减速时的冲击；因此，调速应有一个缓冲的过程。即加速或减速应以小步进缓慢增加或减少占空比来让速度渐渐达到最终值。 #include "stm32f10x.h" #include "driver_motor.h" #define PWM_PERIOD_T 400 #define U_Up_On GPIOB->BSRR = GPIO_Pin_13 #define U_Up_Off GPIOB->BRR = GPIO_Pin_13 #define U_Dn_On GPIOA->BSRR = GPIO_Pin_8 #define U_Dn_Off GPIOA->BRR = GPIO_Pin_8 #define V_Up_On GPIOB->BSRR = GPIO_Pin_14 #define V_Up_Off GPIOB->BRR = GPIO_Pin_14 #define V_Dn_On GPIOA->BSRR = GPIO_Pin_9 #define V_Dn_Off GPIOA->BRR = GPIO_Pin_9 #define W_Up_On GPIOB->BSRR = GPIO_Pin_15 #define W_Up_Off GPIOB->BRR = GPIO_Pin_15 #define W_Dn_On GPIOA->BSRR = GPIO_Pin_10 #define W_Dn_Off GPIOA->BRR = GPIO_Pin_10 #define SU_HOR GPIOA->IDR & GPIO_Pin_15 #define SV_HOR GPIOA->IDR & GPIO_Pin_12 #define SW_HOR GPIOA->IDR & GPIO_Pin_11 //u8 Motor_Dir=0; //u8 Motor_EN=0;

无刷直流电机驱动电路 dsp

基于 DSP 的无刷直流电机控制系统的设计
2010-1-13 22:24:00 来源：
摘 要：介绍了以高性能 TMS320F2812 DSP 芯片为核心的无刷直流电机控制系统的设 计和实现，主要包括系统硬件电路的主要构成，电机的控制策略及软件结构。 实验 表明，该系统结构简单紧凑，控制精度高，具有良好的静态和动态性能。 关键词：无刷直流电机;TMS320F2812;控制系统 Design of Control System of Brushless DC Motor Based on DSP WANG Chen-yang, ZHANG Qi, XIONG Jiu-long Abstract: The design and implementation of brushless DC motor control system based on high performance DSP TMS320F2812 is introduced in this paper, it is made up of three aspects, the main structure of system hardware, the strategy of motor controlling and software structure。 Experimental results show that the system has a simple and compact structure，high control precision and good dynamic and static characteristics. Key Words：brushless DC motor;TMS320F2812;control system 1. 引言 无刷直流电机利用电子换向器取代了传统直流电机中的机械电刷和机械换向器， 因此不仅保留了直流电动机运行效率高和调速性能好等优点， 又具有交流电动机的结 构简单、运行可靠、维护方便等优点。由于不受机械换向限制，易于做到大容量、高 转速，目前在航天、军工、数控、冶金、医疗器械等领域已得到大量应用。 TMSF2812 DSP 是 TI 公司新推出的基于 TMS320C2xx 内核的定点数字信号处理器。器件上集成了 多种先进的外设，具有灵活、可靠的控制和通信模块,完全可以采用单芯片实现电机 控制系统的控制和通信功能，使得电机控制系统简单化、模块化，为电机及其他运动 控制领域应用的实现提供了良好的平台。 本文设计和实现了基于 TI 公司 TMS320F2812 DSP 芯片的无刷直流电机控制系统，整个系统结构紧凑，功能完善。 2. 系统硬件设计 系统的硬件框图如图 1 所示，可以看出基本上包括一个以 TMS320F2812 DSP 为核 心的 DSP 控制板，一块配套的功率驱动板和一台无刷直流电机。

直流无刷电机及驱动器介绍

技术部 直流无刷电机及驱动器介绍 ---培训讲义 编制/整理：徐兴强 日期：2010-5-5

一、产品技术特点 1）既具有AC电机的优点：结构简单，运行可靠，维护方便等； 2）又具有DC电机的优点：调速性能好，运行效率高，无励磁损耗等； 3）同时，与DC有刷电机比较：无接触磨损，无火花，低噪音，无辐射干扰等；4）再有，与伺服电机比较：控制/驱动原理较简单，可灵活多变，且成本较低；有较高的成套性价比，实用性很强。 主要缺陷：低速启动时，有轻微震动；但不会失步（比较于步进电机）。 二、主要应用方面 1）在精密电子设备和器械中的应用 如：电脑硬盘的主轴驱动，激光打印机，复印机，医疗器械，卫星太阳能帆板驱动，医疗监控设备等。 2）在家用电器中的应用 如：空调器、洗衣机、电热器、吸尘器、电风扇、搅拌机等。 3）在电瓶车/牵引机中的应用 4）在工业系统中的应用 如：工业缝纫机、纺织印花机、等等；

5）在军事工业和航空航天中的应用 三、特殊功能与性能分析 # 典型特性曲线，如下： ##由以上特性曲线可知： 1）电机的最大转矩为启动和堵转时的转矩； 2）在同一转速下，改变供电电压，可以改变电机的输出转矩； 3）在相同转矩时，改变供电电压，可以改变电机的转速。 即：在驱动电路中，通过PWM方式改变供电电压的平均值，在保证转矩不变的情况下，可以实现对电机的平稳调速。 ###BLDC与AC交流感应式电机相比，具有如下优点： 1）转子采用永磁体，无需激励电流。故，同样的电功率，可以获得更大的机械功率； 2）转子无铜损，无铁损，发热更小； 3）启动、堵转时力矩大，更适合于阀门打开、关闭瞬间需要力矩大的场合； 4）电机的输出力矩与工作电压、电流成正比，从而可以简化力矩的检测电路，并更加可靠； 5）利用PWM调制方式改变供电电压的平均值，可以实现平稳调速，使调速、驱动功率电路更加简单，综合成本降低；

JY01A无刷电机驱动IC

直流无刷电机 驱动IC 版本号：V1.0 日期：2013年5月28日

一.特色： 三.封装形态 二.简介： ● 军工品质，工作稳定 ● 用于有霍尔/无霍尔无刷电机驱动 ● 正/反转控制，软切换功能 ● 转速线性调节 ● 过流保护 ● 短路保护 ● 欠压保护 ● DSP 核H_PWM 驱动低噪音 ● JYKJ 特有技术，保证了在任何工况下电机都能正常运转 ● 有霍尔与无霍尔应用自动识别功能 ● 外围电路简单，使用方便 JY01A 是一款多功能的无刷电机驱动IC ，可用于有霍尔、无霍尔无刷电机驱动。具备调速，正反转，过流保护，短路保护，欠压保护等功能，军工级品质，工作稳定，防干扰能力强等特点。

四.电气特性： （一）绝对最大额定值 V DD………………………………………………………………………………相对于GND+5.5V 所有输入电压…………………………………………………………GND-0.5V—VDD+0.5V 所有吸入输出电流………………………………………………………… IOL/8mA，IOH/5mA 工作温度…………………………………………………………………………………-40℃~85℃储存温度…………………………………………………………………………………-50℃~125℃ （二）直流特性 符号符号描述最小值典型值最大值单位条件 V DD电源 4.55 5.5V正常工作环境下 V IL 输入IO低电平00.3V TTL电平 V IH 输入IO高电平35 5.5V TTL电平 IOL低电平吸入电流58mA TTL电平 IOH高电平输出电流35mA TTL电平 Vjd模拟输入电平05V模拟输入电平范围 Ijd模拟输入电流100nA模拟输入电流值

直流无刷电机驱动原理

直流无刷电机的工作原理 直流无刷电机的优越性 直流电机具有响应快速、较大的起动转矩、从零转速至额定转速具备可提供额定转矩的性能，但直流电机的优点也正是它的缺点，因为直流电机要产生额定负载下恒定转矩的性能，则电 枢磁场与转子磁场须恒维持90°，这就要藉由碳刷及整流子。碳刷及整流子在电机转动时会 产生火花、碳粉因此除了会造成组件损坏之外，使用场合也受到限制。交流电机没有碳刷及 整流子，免维护、坚固、应用广，但特性上若要达到相当于直流电机的性能须用复杂控制技 术才能达到。现今半导体发展迅速功率组件切换频率加快许多，提升驱动电机的性能。微处 理机速度亦越来越快，可实现将交流电机控制置于一旋转的两轴直交坐标系统中，适当控制 交流电机在两轴电流分量，达到类似直流电机控制并有与直流电机相当的性能。 此外已有很多微处理机将控制电机必需的功能做在芯片中，而且体积越来越小；像模拟/数字转换器(Analog-to-digital converter，ADC)、脉冲宽度调制(pulse wide modulator，PWM)…等。直流无刷电机即是以电子方式控制交流电机换相，得到类似直流电机特性又没有直流电机机构上缺失的一种应用。 直流无刷电机的控制结构 直流无刷电机是同步电机的一种，也就是说电机转子的转速受电机定子旋转磁场的速度及转 子极数(P)影响： N=120．f / P。在转子极数固定情况下，改变定子旋转磁场的频率就可以改变转子的转速。直 流无刷电机即是将同步电机加上电子式控制(驱动器)，控制定子旋转磁场的频率并将电机转子 的转速回授至控制中心反复校正，以期达到接近直流电机特性的方式。也就是说直流无刷电 机能够在额定负载范围内当负载变化时仍可以控制电机转子维持一定的转速。 直流无刷驱动器包括电源部及控制部如图(1) ：电源部提供三相电源给电机，控制部则依需 求转换输入电源频率。

无刷直流电机驱动器说明书

无刷驱动器DBLS-02 一概述： 本控制驱动器为闭环速度型控制器，采用最近型IGBT和MOS功率器，利用直流无刷电机的霍尔信号进行倍频后进行闭环速度控制，控制环节设有PID速度调节器，系统控制稳定可靠，尤其是在低速下总能达到最大转矩，速度控制范围150~10000rpm。 二产品特征: 1、PID速度、电流双环调节器 2、高性能低价格 3、20KHZ斩波频率 4、电气刹车功能，使电机反应迅速 5、过载倍数大于2，在低速下转矩总能达到最大 6、具有过压、欠压、过流、过温、霍尔信号非法等故障报警功能 三电气指标 标准输入电压：24VDC~48VDC，最大电压不超过60VDC。最大输入过载保护电流：15A、30A两款连续输出电流：15A 加速时间常数出厂值：秒其他可定制 四端子接口说明: 1、电源输入端: 引角序号引角名中文定义 1V+直流+24~48VDC输入 2GND GND输入 引角序号引角名中文定义 1MA电机A相 2MB电机B相

3MC电机C相 4GND地线 5HA霍尔信号A相输入端 6HB霍尔信号B相输入端 7HC霍尔信号C相输入端 8+5V霍尔信号的电源线 G ND：信号地F/R：正、反转控制，接GND反转，不接正转，正反转切换时，应先关断EN E N：使能控制：EN接地，电机转（联机状态），EN不接，电机不转（脱机状态）B K：刹车控制：当不接地正常工作，当接地时，电机电气刹车，当负载惯量较大时，应采用脉宽信号方式，通过调整脉宽幅值来控制刹车效果。S V ADJ：外部速度衰减：可以衰减从0~100%，当外部速度指令接时，通过该电位器可以调速试机P G：电机速度脉冲输出：当极对数为P时，每转输出6P个脉冲（OC门输入）A LM：报警输出：当电路处于报警状态时，输出低电平（OC门输出）+5V：调速电压输出，可用电位器在SV和GND形成连续可调内置电位器：调节电机速度增益,可以从0~100%范围内调速。 五驱动器与无刷电机接线图 六机械安装：

DSP无刷直流电动机驱动控制程序

2.4 无刷直流电动机驱动控制程序 //########################################################################## ###/// //无刷电机控制源程序 //TMS320F2812 // //########################################################################## ### //===================================================================== //头文件调用 //===================================================================== #include "DSP28_Device.h" #include "math.h" #include "float.h" //===================================================================== //常量附值 //===================================================================== #define Idc_max 3000 //电流给定最大值 #define Idc_min 0 //电流给定最小值 //===================================================================== //标志位 //===================================================================== char Iab_Data=0; struct Flag_Bits { // bits description

无刷直流电机驱动器说明书样本

无刷直流电机驱动 器说明书

无刷驱动器DBLS-02 一概述： 本控制驱动器为闭环速度型控制器，采用最近型IGBT和MOS功率器，利用直流无刷电机的霍尔信号进行倍频后进行闭环速度控制，控制环节设有PID速度调节器，系统控制稳定可靠，特别是在低速下总能达到最大转矩，速度控制范围150~10000rpm。 二产品特征: 1、 PID速度、电流双环调节器 2、高性能低价格 3、 20KHZ 斩波频率 4、电气刹车功能，使电机反应迅速 5、过载倍数大于2，在低速下转矩总能达到最大 6、具有过压、欠压、过流、过温、霍尔信号非法等故障报警功能 三电气指标 标准输入电压：24VDC~48VDC，最大电压不超过60VDC。 最大输入过载保护电流：15A、30A两款 连续输出电流：15A 加速时间常数出厂值：0.2秒其它可定制 四端子接口说明 : 1、电源输入端:

GND：信号地 F/R：正、反转控制，接GND反转，不接正转，正反转切换时，应先关断EN EN：使能控制：EN接地，电机转（联机状态），EN不接，电机不转（脱机状态） BK：刹车控制：当不接地正常工作，当接地时，电机电气刹车，当负载惯量较大时，应采用脉宽信号方式，经过调整脉宽幅值来控制刹车效果。 SV ADJ：外部速度衰减：能够衰减从0~100%，当外部速度指令接6.25V时，经过该电位器能够调速试机PG：电机速度脉冲输出：当极对数为P时，每转输出6P个脉冲（OC门输入） ALM：报警输出：当电路处于报警状态时，输出低电平（OC门输出） +5V：调速电压输出，可用电位器在SV和GND形成连续可调 内置电位器：调节电机速度增益,能够从0~100%范围内调速。 五驱动器与无刷电机接线图

开题报告--无刷直流电机的控制系统

合肥师范学院本科生毕业论文（设计）开题报告 （学生用表） 装 订 线

第l章主要叙述了无刷直流电机的发展趋势、无刷直流电机的控制技术、研究背景及意义。 第2章首先介绍了无刷直流电机的基本结构和工作原理，然后给出了常见的无刷直流电机的数学模型及其推导过程，在此基础上对无刷直流电机的稳态特性进行了详细分析。 第3章对本控制系统的总体结构和设计进行介绍。主要包括控制系统的整体方案，控制芯片，控制技术以及控制策略的选择。 第4章对控制系统的硬件电路进行设计，包括DSP最小系统、功率驱动电路、采样检测电路、保护电路等的设计，并对各个部分进行了详细的分析。 第5章以TI公司的CCS开发环境为开发工具，对整个控制系统的软件部分进行了设计。 第6章总结与展望，总结了本文的主要工作，展望了以后工作的研究方向。 五、可行性分析 此次研究是在指导老师的指导下搜集，查阅相关资料，确定能够通过应用DSP 芯片进行控制是最优方案，采用TI公司的TMS320F2812作为控制器。根据现在无刷直流电机的控制技术的发展水平和未来的发展趋势及可操作性进行分析，该课题能够顺利进行。 六、设计方案 6.1无刷直流电机的基本结构 无刷直流电机的设计思想来源于利用电子开关电路代替有刷直流电机的机械换向器。普通有刷直流电机由于电刷的换向作用，使得电枢磁场和主磁场的方向在电机运行的过程中始终保持相互垂直，这样能够产生最大的转矩，从而驱动电机不停地运转下去。无刷直流电机取消电刷实现了无机械接触换相，做成“倒装式直流电机"的结构，将电枢绕组和永磁磁钢分别放在定子和转子侧。无刷直流电机必须具有由控制电路、功率逆变桥和转子位置传感器共同组成的换相装置以实现电机速度和方向的控制[5]。因此，可以认为无刷直流电机是典型的机电一体化器件，其基本结构由电动机本体、驱动控制电路及转子位置传感器三部分组成，如图所示。 无刷直流电机的构成 6.2无刷直流电机的工作原理 普通直流电机的电枢在转子上，而定子产生固定不变的磁场。为了使直流电机旋转，需要通过换相器和电刷不断地改变电枢绕组中电流的方向，使两个磁场的方向始终保持相互垂直，从而产生恒定的转矩驱动电动机不断旋转[6]。 无刷直流电动机为了去掉电刷，将电枢放到定子上，而转子做成永磁体，这样的结构正好与普通直流电动机相反。然而即便是这样的改变仍然不够，因为直流电通入

直流无刷伺服电机运动控制系统设计

直流无刷伺服电机运动控制系统设计 Motionchip是一种性能优异的专用运动控制芯片，扩展容易，使用方便。本文基于该芯片设计了一款可用于直流有刷/无刷伺服电机的智能伺服驱动器，并将该驱动器运用到加氢反应器超声检测成像系统中，上位机通过485总线分别控制直流有刷电机和无刷电机，取得了很好的控制效果，满足了该系统的高精度要求。 在传统的电机伺服控制装置中，一般采用一个或多个单片机作为伺服控制的核心处理器。由于这种伺服控制器外围电路复杂，计算速度慢，从而导致控制效果不理想。近年来，许多新的电机控制算法被研究并运用于电机控制系统中，如矢量控制、直接转矩控制等。随着这些控制算法的日益复杂，必须具备高速运算能力的处理器才能实现实时计算和控制。为了适应这种需要，国外许多公司开发了控制电机专用的高档单片机和数字信号处理器（DSP）。现在，通常使用的伺服控制器的控制核心部分大都由DSP和大规模可编程逻辑器件组成，这种方案可以根据不同需要，灵活的设计出性能很好的专用伺服控制器，但是一般研制周期都比较长。 MotionChip的特点 MotionChip是瑞士Technosoft公司开发的一种高性能且易于使用的电机运动控制芯片，它是基于TMS320C240的DSP，外围设置了许多电机伺服控制专用的可编程配置管脚。TMS320C240是美国TI公司推出的电机控制专用16位定点数字信号处理器，其具有高速的运算能力和专为电机控制设计的外围接口电路。MotionChip很好的利用了该DSP的优点，并集成多种电机控制算法于一身，以简化用户设计难度为目的，设计成为一种新颖的电机专用控制芯片。MotionChip有着集成全部必要的配置功能在一块芯片的优点，它是一种为各种电机类型进行快速和低投入设计全数字、智能驱动器的理想核心处理器。具有如下特点： ?可用于控制5种电机类型：直流有刷/无刷电机、交流永磁同步电机、交流感应电机和步进电机，且易于嵌入到用户的硬件结构中； ?可以选择独立或主从方式工作，并可根据需要，设置成通过网络接口进行多伺服控制器协同工作； ?全数字控制环的实现，包括电流/转矩控制环、速度控制环、位置控制环； ?可实现各种命令结构：开环、转矩、速度、位置或外环控制，步进电机的微步进控制，并可实现控制结构的配置，其中包括交流矢量控制； ?可以配置使用各种运动和保护传感器（位置、速度、电流、转矩、电压、温度等）； ?使用各种通讯接口，可以实现RS232/RS485通讯、CAN总线通讯； ?基于Windows95/98/2000/ME/NT/XP平台，强大功能的IPM Motion Studio 高级图形编程调试软件：可通过RS232快速设置，调整各参数与编程运动控制程序。其功能强大的运动语言包括：34种运动模式、判决、函数调用，事件驱动运动控制、中断。因此便于开发和使用。 ?可以通过动态链接库TMLlib,利用VC/VB实现PC机控制；也可以与Labview和PLC无缝连接，通过动态链接库，用户可以在上层开发电机的控制程序，研究控制策略。 运动控制系统设计

小功率无刷直流电动机..

摘要 介绍以专用控制芯片MC33035、MC33039为核心构成的家用传动装置中永磁无刷直流电机控制器设计，无刷直流电机一般是小型的电机一般采用L298N驱动，他一般可以同时驱动两电机，如果担心驱动不够就可以采用两个L298N。其内部原理是采用H桥式差动放大。L298N是SGS公司的产品，内部包含4通道逻辑驱动电路。是一种二相和四相电机的专用驱动器，即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器，主要涉及核心控制电路的构成，功率开关元件的驱动。实现以敏感元件（霍尔元件）为速度反馈电路的双闭环无级调速系统驱动。 关键词：无刷直流电机；专用控制芯片；控制器；功率开关元件；设计 Abstract This paper investigated the design of the permanent magnet brushness DC (PMBLDC) motor controller applying the special integ rated circuits for service of driver for home , including the construction of main control circuits , the driving of power se miconductor. It actives to control driver of double close –lo op no-grade speed –controlled system by magnetically activated integrated circuits (hall effect switches) . Key words : PMBLDC motor ;special integrated circuits; controller ; driving of power –semiconductor ; design

直流无刷电机及驱动器介绍

Wl AF17＞深圳市艾而特工业自动化设备有限公司 X A A I AND ENGHSJ BERING CO . , LTD 技术部 直流无刷电机及驱动器介绍 ---培训讲义 编制/整理：徐兴强 日期：2010-5-5

一、 产品技术特点 1） 既具有AC 电机的优点：结构简单，运行可靠，维护方便等； 2） 又具有DC 电机的优点：调速性能好，运行效率高，无励磁损耗等； 3） 同时，与DC 有刷电机比较：无接触磨损，无火花，低噪音，无辐射干扰等； 4） 再有，与伺服电机比较：控制/驱动原理较简单，可灵活多变，且成本较低；有较 高的 成套性价比，实用性很强。 主要缺陷：低速启动时，有轻微震动；但不会失步（比较于步进电机 ）。 二、 主要应用方面 1） 在精密电子设备和器械中的应用 女口：电脑硬盘的主轴驱动，激光打印机，复印机，医疗器械，卫星太阳能帆板驱 动，医疗监控设备等。 2） 在家用电器中的应用 女口：空调器、洗衣机、电热器、吸尘器、电风扇、搅拌机等。 3） 在电瓶车/牵引机中的应用 -＞电瓶车 滑板车搬运车 高尔夫球车冥车 城市无轨电车 轻軌电车（捷运系统车辆） 机场旅客运输车辆 飞机奎引车 铁路碌矿机车拖动 4）在工业系统中的应用 如：工业缝纫机、纺织印花机、等等; 电动轮椅休闲车 观光车蹦蹦车 电动自行车蓿扫车 电动摩托车电瓶船观光船 电动三轮车飞艇

5）在军事工业和航空航天中的应用 三、特殊功能与性能分析 #典型特性曲线，如下： 图1-1电机启动电流、转速曲銭 图2-3屯机转途变化曲线 ##由以上特性曲线可知: 1） 电机的最大转矩为启动和堵转时的转矩； 2） 在同一转速下，改变供电电压，可以改变电机的输出转矩； 3） 在相同转矩时，改变供电电压，可以改变电机的转速。 即：在驱动电路中，通过 PWM 方式改变供电电压的平均值，在保证转矩不变的情况下，可以实现对电机 的平稳调速。 ###BLDC 与AC 交流感应式电机相比，具有如下优点: 1） 转子采用永磁体，无需激励电流。故，同样的电功率，可以获得更大的机械功率； 2） 转子无铜损，无铁损，发热更小； 3） 启动、堵转时力矩大，更适合于阀门打开、关闭瞬间需要力矩大的场合； 4） 电机的输出力矩与工作电压、电流成正比，从而可以简化力矩的检测电路，并更加可靠； 5） 利用PWM 调制方式改变供电电压的平均值，可以实现平稳调速，使调速、驱动功率电路更加简单，综 合成本 降低； S 1-2 流电枫忱械待性曲铁