直流无刷电机驱动芯片LB11820M的原理及应用
直流无刷电机驱动芯片LB11820M的原理及应用
●新特器件应用
直流无刷电机驱动芯片LB11820M的原理及应用
栗桂凤
(中国海洋大学电子系,山东青岛266071)
摘要:LB11820M是日本SANYO(三洋)公司开发的三相直流无刷电机驱动芯片。它具备开环三相电
机控制所需的全部有效功能,并且具有比较完善的保护电路。文中介绍了LB11820M的特点、功能和工作原理,给出了其典型应用电路。
关键词:LB11820M;三相;无刷电机;控制分类号:TM301.2文献标识码:B文章编号:1006-6977(2004)10-0035-03
ThePrincipleandApplicationofDirectBrushlessMotor
Pre-DriverLB11820M
LIGui-fenAbstract:TheLB11820Misapre-driverICaro3powerbrushlessmotors,pro2ducedbySANYOElectricC,neededby3-phasepowerburshellmo2torcontrolpyprotectivecircuits.Thefunctionsandworkingprinciplearede2scribedwithtypliedcircuitsinthearticle.Keywords:LB11820M;
3-phase;
brushlessmotor;
control
1概述2引脚功能
LB11820M采用30脚贴片封装,其引脚排列如
近年来,直流无刷电机以其效率高、噪音小、启动力矩大、免维护(相对于有刷电机)等优点得到了越来越广泛的应用,而它的发展很大程度上取决于控制技术的发展。直流无刷电机控制器LB11820M是日本三洋公司的产品,它内含三相驱动电路、PWM振荡器、逻辑电路、传感器信号放大电路、比较器、限流保护、低电压保护以及12V、5V基准电压产生电路等。和同类产品相比,LB11820M驱动器芯片具有功耗低、耐压高、驱动电流大以及良好的保护功能等优点,可作为家用电器(空调、热水器等)中电机驱动的理想驱动器件。
LB11820M的主要特点如下:
图1所示,各主要引脚的功能如下:
RF:输出电流检测,连接一个电阻Rf到地时,最大输出电流Iout=0.5/Rf。
UH、VH、WH、UL、VL、WL:输出端,外接场效应管互补电路以驱动三相电机。
通过选取合适的场效
●可驱动三相电机;●直接PWM驱动,功耗低;●内置短路制动功能;●控制电机正反转功能;
●内部具有完善的保护电路,包括限流保护、低电压保护、电机反转模式保护电路以及转子锁定保护电路等。
图1LB11820M的引脚排列
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《国外电子元器件》2004年第10期2004年10月
应管可以取得合适的输出电压
和电流。
VCC1:电源电压,一般为12V,最大为14.5V。
IN1+、IN1-、IN2+、IN2-、IN3+、IN3-:位置传感器霍尔组
件信号输入端,用于控制整流序列。IN+>IN-时,整流序列为高
(H)状态;IN+
旬为低(L)状态,如果传感器信号有噪声干扰,则应在IN+和IN-之间接一个电容。
VREG:调整电压输出端,可输出5V电压以供电路使用。
VCC2:电源电压,为PWM振荡器、PWMVCTL图2LB11820MF/R:电机正,用于改变电机
。
。
BR:制动控制输入。接低电平时电机停止转动,
时,,LVS:,间接一稳。
VCC3:输入电压大于12V时的电源输入引脚。TOC:PWM比较器输入端,如果VCTL端不接PWM输入,则通过调整TOC上的电压可以达到调整
接高电平或开路时电机正常转动。
REVSEL:电机反向截止选择端。低电平有效,高电平或开路时无效。
3工作原理
LB11820M的内部结构如图2所示。LB11820M
占空比从而调整输出电压的目的。一般为开路。
PWM:PWM振荡频率设定端,此脚与地间接一个电容C时。fpwm=1/45000C。
VCTL:控制电压输入,使用此引脚时,将PWMIN置为低电平。
CSD:设置电机转子锁住保护电路的工作时间、设置初始化复位脉冲。使用保护电路时,此引脚接一电容到地,不使用保护电路功能时,此引脚与地间
Ω的电阻。并联一个4700pF的电容和一个150k
S/S:开始/停止控制引脚。低电平时芯片开始工作,高电平或开路时停止。
PWMIN:PWM脉冲输入。
能监控三个传感器信号,以便系统能够提供高端和低端驱动输入的正确时序。三个信号进入放大器和逻辑电路后,经三相驱动电路可输出六路信号以控制六个功率管的通断。三个传感器有八种可能的输入编码组合,其中六种是有效的转子位置,另外两种编码组合无效。通过六个有效输入编码可使控制器分辨出电机转子的位置。在正常情况下,任一瞬间总有两个功率管导通,且有六种导通方式不断循环。六种通电方式完全对称,所以,在稳定运行时,直流无刷电机的机电能量总过程是以1/6基本周期为重复周期的。表1所列是其真值表。
直流无刷电机驱动芯片LB11820M的原理及应用
LB11820M通过翻转定子绕组上的电压来改变
IRF4905;IRF4905是一种快速开关的P沟道场效应
正/反向旋转方向。当输入状态改变时,指定的传感器输入编码将从高电平变为低电平,从而改变整流时序,以使电机改变旋转方向。
由图2可看出,LB11820M具有比较完善的保护电路,包括过热保护、低电压保护、转子锁住保护、限流电路等。其中低电压保护主要通过检测管脚LVS上的电压来实现,如果LVS上的电压低于正常工作电压(3.6V～4.0V,典型值:3.8V),则三路输出(UH、
VH、WH)关断。而通过过热保护功能可在器件结温
管。Q4、Q5、Q6则选择IRF3205;这是一种快速开关的
N沟道场效应管。
图3中的输入电压VCC为12V,LB11820M内部基准电压产生电路可在引脚VREG输出5V电压以给芯片及位置传感器霍尔组件供电。从电机电流相位角度考虑,霍尔组件相当于直流有刷电机的电刷,能起到检测转子位置的作用,霍尔组件检测到的信号经电容C4、C5、C6滤波后送到LB11820M并输出六路信号,同时以一定的逻辑关系控制功率管Q1、Q1、Q1、Q1、Q5和Q6的导通和关断。Q1～Q6组成三相功率桥给电动机绕组供电。
该电路用MOTOROLAMC68HC908GP32,从而有P32是高性能、低,具有两个16位双通道定时器接口模块,每个通道可设置为输入捕捉、输出捕捉和脉宽调制输出。其中一个定时器的通道T1CH0为脉宽调制输出,可由程序控制得到任意占空比的输出,并为LB11820M的VCTL脚提供电压输入;
另一
超过标准温度时,使三路输出(UH、VH、WH)关断。
转子锁定保护可在检测到位置传感器信号在一段时间内无变化时,使三路输出(UH、VH、WH)关断。关断时间由连接在引脚CSD与地间的电容C决定。公式如下:
T(s)≈154C(μF)。
4图3所示是具有全波六步驱动的一个开环电机
控制器的电路连接图。图中Q1、Q2、Q3可选择
图3LB11820的典型应用电路
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《国外电子元器件》2004年第10期2004年10月
●新特器件应用
D类音频功率输出级芯片AD1991及其应用
张伟,
王伟
(山东临沂光电子股份有限公司,山东临沂276017)
摘要:AD1991是两通道BTL或四通道SED类音频功率输出级芯片。文中主要介绍了AD1991的特
点、引脚功能和工作原理,给出了该芯片的几种不同通道模式的应用电路。关键词:D类1位功率输出级;BTL/SE;AD1991分类号:TN722文献标识码:B文章编号:1006-6977(2004)10-0038-04
Class-DAudioPowerOutputStageChipAD1991andItsApplication
ZHANGWei,
WANGWei
Abstract:TheAD1991isa2-channelBTLor4-channalSEcalssDaudiopowerstage.Thecharacter2istic,pinfunctions,workingprincipleandapplicationyinthispaper.Keywords:Class-D1-Bitpoweroutpstag1概述
及外部的扬声器,AD1991带有接通和关断咔嗒声抑制、短路保护和过热关断等功能。此外,为便于控
制,AD1191还带有掉电复位输入和静音控制引脚。
AD1991的应用领域主要有PC音频系统、小型部件(mincicomponents)、汽车音频放大器、家庭影院压值和PWM振荡波将共同决定输出占空比,当TOC输入电压大于VOH(PWM)(典型值为3.0V)时,输出占空比为0%;而当TOC输入电压小于VOL(PWM)
(典型值为1.2V)时,输出占空比为100%;如果设计
美国AnalogDevices公司生产的AD1991单片IC是一种两通道桥接负载(BTL)或四通道单端连接的
(SE)D类音频功率输出级芯片。为了有效地保护IC
个通道T1CH1可作为输入捕捉,通过计算LB11820M的引脚HP输出的脉冲个数来得到电机的转速。
5应用说明
对于不同的供电电源,LB11820M具有下列不同的连接方法:
(1)如果外部供电电压为5V(4.5V～5.5V),则
时使用TOC管脚上的输入电压做为控制,那么,应将PWMIN管脚电压置低。
(3)由PWMIN管脚的输入脉冲进行控制时,可
应将电源接到管脚VCC1和VREG。
(2)如果外部供电电压为12V(8V～13.5V),则
通过调整输入脉冲的占空比来控制输出,当PWMIN管脚输入低电平时,输出为高电平;而当PWMIN管脚输入高电平时,输出为低电平。当使用PWMIN管脚做为控制时,应将TOC置低。
应将电源接到管脚VCC1,此时VREG管脚会产生5V电压供控制电路使用。
(3)如果外部供电电压为15V(13.5V～19V),则
应将电源接到管脚VCC3,并将VCC1与12REG短接,此时12REG管脚会产生12V基准电压。
而对于不同的驱动方式,则可采用不同的操作方法,具体如下:
(1)由VCTL管脚输入控制电压时,应将PWMIN
6结束语
由于无刷电机驱动芯片LB11820M的功能比较
齐全,且具有非常完善的保护电路,因而有望成为家用电器控制电机驱动的理想器件。
收稿日期:2004-04-15
咨询编号:041010
管脚电压置低。
(2)由TOC脚输入控制电压时,TOC脚输入电