進行對無刷電機控制器ML4425/4426的介紹并運用

ML4425/4426是MicroLinear公司推出的一種智能型無刷電機控制器專用電路。該電路能提供起動和控制Δ和Y繞組、無刷電機的速度、換向所需的所有功能。文中介紹了ML4425/4426的特點、引腳功能、運行原理以及典型應用電路，并給出了一個完整的高電壓電機的驅動電路。

無刷電機控制器原理

1 功能特點

ML4425/4426是Micro Linear公司推出的智能型無刷電機專用控制器，可用于為三相無刷電機提供封閉回路的換向控制信號，同時利用PWM模式還可對電機速度進行控制并對電機進行必要的保護。ML4425/4426的特點如下：

●可進行簡單的變速控制；

●所有重要電流均由一個單獨的外接電阻器決定，設置比較簡單；

●電機起動和停止可以利用電路的電源完成；

●起動定時序列由兩個電容器完成；

●可獨立運行控制功能，且外圍電路簡單；

●采用了新的反電勢換向技術，能提供最小的無抖動轉矩；

●可進行最大效率的PW控制；

●具有換和PLC，可有效抑制PWM尖峰噪聲信號。

無刷電機控制器

2 引腳功能

ML4425/4426由壓控振蕩器（VCO），PWM速度控制器、高端柵極驅動器、低端柵極驅動器、PWM電流控制器、換向控制器、反饋取樣電路以及電源顯示等部分構成。

ML4425/4426采用28腳SOIC和32腳TQFP兩種封裝形式，為28腳SOIC封裝的引腳排列，各引腳的功能說明如下：

腳1：（ISENSE）：電機電流感應輸入端。此腳接大約0.5V信號時，可產生ILIMIT。

腳2～4（P1～P3）：分別用于驅動外部P通道功率器件以驅動電機PH1、PH2、PH3。

腳5（RCPWM）：內部gn放大器外接阻容網絡連接端。此腳連接的阻容元件與其他部件一起決定速度回路的零極點。

腳6（Cosc）：PWM振蕩器定時電容連接端。此端所連電容器決定PWM振蕩器的頻率。使用1nF電容時，PWM振蕩器的振蕩頻率約為25kHz。

腳7（VREF）：參考電壓輸出端，用于為速度設計提供參考。

腳8（VSPEED）：速度控制輸入端。此端的電壓可用于控制速度回路中的放大器，以達到控制電機速度的目的。

腳9～（N1～N3）：驅動輸出。分別用于驅動外部三個N溝道MOSFET功率器件以驅動電機的PH1、PH2、PH3。

腳12（ILIMIT）：ISENSE閾值控制端。改變此端電壓可降低內部的閾值設置電壓。

腳13（VCO）：壓控振蕩器輸出端。

腳14（Vcc）：電源。

腳15（CCVO）：VCO定時電容連接端。

腳16（RVCO）：VCO電流設置端。使用時應外接一電阻（一般RVCO取80kΩ）。

腳17（CRST）：復位端。此腳為地電位時，器件處于復位狀態(tài)。

腳18（VFLT）：電源狀態(tài)顯示輸出。此腳為“0”時，表示電源處于低電平；為“1”時，表示電源處于高電壓狀態(tài)。

腳19（CEN）：斜波保持電容連接端。

腳20（RCVCO）：VCO回路濾波器件接入端。應用時此腳外接阻容元件。

腳21（CRAMP）：斜升速度給定電容連接端。

腳22～24（PH1～PH3）：三個電機端點的連接端。

腳25（BTAKE）：制動狀態(tài)控制端。此腳為“0”電位時，電機處于制動狀態(tài)。

腳26（Cos）：外部電容連接端。

腳27（RREF）：多電流設定電阻連接端。所有重要電流的設定均由此端所連的電阻決定。

腳28（GND）：信號及功率公共地。

3 工作原理

ML4425/4426無刷電機控制器的內部結構及運行原理圖。下面從起動、運行、制動等三個方面對LM4425/4426的工作原理進行說明。

工作原理圖

3.1 起動

一般電機的起動分校準、斜升、運轉幾個階段。校準是為了使電機處于復位狀態(tài)。

當ML4425/4426的17腳電位達到1.5V時，CEN腳開始充電。此時，ML4425/4426將以0.5μA的電流向RCVCO充電，這使得VCO的頻率開始斜升，直到CEN引腳達到1.5V為止。這一過程稱為斜升。

在器件的CEN電位斜升到1.5V后，設備即使用電機的BEMF并開始閉環(huán)運行。

3.2 運行

當CEN（腳19）電位超過1.5V時，電機進入運行模式。此時電機速度應高到足以產生可探測到的BEMF，并允許閉環(huán)回路運行開始。

當RCVCO（腳20）上的電位小于VSPEED（腳8）電位時，電機將繼續(xù)加速。在此期間，電機將受到由ILIMIT限制的N型通道的驅動。當RCVCO（腳20）的電位接近VSPEED（腳8）電位時，CPWM開始充電，并通過在Cosc（腳6）產生的25kHz的PWM鋸齒波設定一個補償電平，以控制通向N型通道的功率驅動器。

3.3 制動

當25腳（制動引腳）電位被拉低時，后有三個N通道驅動管都被接通，三個P通道驅動管都被切斷，這樣即可實現制動功能。

4 應用

4.1 典型電路

ML4425/4426的典型外圍元件的連接方法亦可參見圖2所示。對不同的使用，有些外圍元件的值應作相應調整。

4.2 高電壓電機驅動電路

以ML4425/4426為核心構成的驅動高電壓電機的實際電路。該電路中外接的功率驅動電路由六只大功率MOS場效應管和三塊IR2118前級驅動芯片組成，該電路可以驅動電機的正轉、反轉和制動等。電路中沒有使用霍爾傳感器，而是用R13～R15的電壓降作為信號反饋（這是該電路的特殊點）來控制電機恒速運轉。調節(jié)R20可以改變電機的運轉速度。S1為正、反轉控制開關，S2為起動/制動控制開關。

如果驅動較低電壓的電機（如24～80V），則可將三塊IR2118省去而直接由六只大功率MOSFET來驅動，這樣可以降低電路成本。