使用LX7720的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器：半橋驅(qū)動(dòng)器簡(jiǎn)介

LX7720是一款經(jīng)過(guò)輻射強(qiáng)化設(shè)計(jì)的航天器電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。它是空間FPGA的配套IC，例如Microchip的RTG4 FPGA和RT PolarFire? FPGA，或空間微控制器（MCU），例如Microchip的SAMRH71F20或SAMV71Q21RT。集成的電流檢測(cè)、旋轉(zhuǎn)變壓器、編碼器和霍爾編碼器接口減少了電路板空間和重量，同時(shí)提高了使用線圈電流反饋和轉(zhuǎn)子位置傳感的閉環(huán)電機(jī)控制器的可靠性。

LX7720包含1個(gè)帶浮動(dòng)電流檢測(cè)的半橋驅(qū)動(dòng)器，用于電機(jī)線圈驅(qū)動(dòng)，7720個(gè)用于檢測(cè)霍爾效應(yīng)傳感器和旋轉(zhuǎn)編碼器的雙電平輸入（比較器），以及一個(gè)完整的旋變器/LVDT接口，帶初級(jí)線圈驅(qū)動(dòng)器和次級(jí)信號(hào)調(diào)理。圖<>顯示了使用LX<>的典型電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的頂層框圖，并說(shuō)明了在一個(gè)IC中集成閉環(huán)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的所有混合信號(hào)電子器件的好處。

這是LX7720電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和電流檢測(cè)電路的八部分系列中的第一部分，從FET驅(qū)動(dòng)器和電流檢測(cè)級(jí)內(nèi)的模塊理論開(kāi)始，然后選擇外部元件，最后是無(wú)刷直流、雙極和單極步進(jìn)電機(jī)的實(shí)際實(shí)現(xiàn)。該系列各部分的主題如下：

第一篇文章介紹了半橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)器級(jí)和高邊NFET電荷泵。

半橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)器級(jí)

LX7720包含四個(gè)半橋驅(qū)動(dòng)器級(jí)。半橋級(jí)的基本原理如下圖1所示，省略了電流檢測(cè)電路。VGS 電源軌是外部供電的 10V 至 18V 柵極驅(qū)動(dòng)電源，直接用于驅(qū)動(dòng)較低的 NFET。下部驅(qū)動(dòng) （LD） 柵極驅(qū)動(dòng)輸出在 VGS 和電機(jī)接地之間擺幅。

下部和上部驅(qū)動(dòng)器是獨(dú)立的，盡管它們通常一起使用以形成半橋。如果使用LX7720驅(qū)動(dòng)三相電機(jī)，則只需要三個(gè)半橋。其余半橋可用作獨(dú)立的高邊電源開(kāi)關(guān)和獨(dú)立的低邊電源開(kāi)關(guān)。

上部外部FET也是一個(gè)NFET，因此每個(gè)驅(qū)動(dòng)器都會(huì)為上部NFET的柵極驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生一個(gè)浮動(dòng)高端電源VFLT。上部驅(qū)動(dòng)（UD）柵極輸出在VFLT和SW之間擺動(dòng)，SW連接到上部NFET的源（也是功率級(jí)的輸出）。VFLT 需要跟隨軟件上的電壓從地（當(dāng)上部 NFET 關(guān)閉時(shí)）擺動(dòng)到 VMPS 電機(jī)電源上方（上部 NFET 完全開(kāi)啟）。

VFLT有兩種方式提供。首先，只要SW接地，電容CVFLT就會(huì)充電至VGS。當(dāng)上部 NFET 關(guān)閉時(shí)，如果上部 NFET 單獨(dú)用作高端開(kāi)關(guān)，則電流流過(guò)負(fù)載。在半橋的情況下，電流流過(guò)負(fù)載或底部 NFET（打開(kāi)時(shí)）。如果將上部驅(qū)動(dòng)器用作獨(dú)立的高邊電源開(kāi)關(guān)，則接地的外部負(fù)載為CVFLT提供充電路徑。外部 1W 電阻將峰值充電電流限制在 CVFLT 中，CVFLT 通常是低 ESR 片式陶瓷元件。外部二極管與所示的內(nèi)部二極管并聯(lián)，使峰值充電電流保持在片外。

當(dāng)UD柵極驅(qū)動(dòng)輸出變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，CVFLT電容在上部NFET的導(dǎo)通轉(zhuǎn)換期間保持VFLT。圖2所示，電荷泵產(chǎn)生一個(gè)高壓端VBOOST，其電壓略低于高于電機(jī)電源VMPS的VGS伏特。VBOOST用于在上NFET導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)恢復(fù)CVFLT上的電壓。

LX7720半橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)器級(jí)已經(jīng)介紹，您現(xiàn)在應(yīng)該了解用于高邊NFET驅(qū)動(dòng)器的電荷泵方法。本系列的下一篇文章將討論使用標(biāo)準(zhǔn)柵極電壓和低柵極電壓NFET的實(shí)用半橋驅(qū)動(dòng)器級(jí)。

審核編輯：郭婷