自动控制中的高性能直流无刷电机控制芯片ＬＢ１６９０

接线图 2023年10月21日 14:51 135 admin

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高性能直流无刷电机控制芯片ＬＢ１６９０

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），在微特电机领域得到了越来越广泛的应用。众所周知，电动自行车电机大致有两种：一种是有刷齿轮减速型，一种是典型的稀土高性能直流无刷电机，后者以低噪音、高性能逐步占据了主导地位。
下面介绍日本三洋公司三相无刷直流电机驱动芯片ＬＢ１６９０，该芯片用于“换新风”、“清新空调”直流无刷换气风机的驱动控制。它具有如下功能：耐压４５Ｖ，２．５Ａ电流输出；过电流限制；热关断电路；ＨＡＬＬ磁滞放大器；ＦＧ输出。其允许工作电压范围见表１，引脚功能见表２。其ＦＧ输出波形见图１。
１．位置检测电路（霍尔元件输入电路）
位置检测电路是３０ｍＶ型磁滞微分放大器。直流工作电平，通常情况下输入电压应在１．５Ｖ到Ｖｃｃ～１．８Ｖ以内，推荐输入电平至少３倍的磁滞水平（１２０到１６０ｍＶｐ－ｐ）。
２．限流电路
限流通过改变灌侧晶体管饱和与不饱和来实现。在限流器工作时，特别注意不要超过最大输出电流（２．５Ａ）。给Ｖｉｎ设置限流器（推荐限流值不超过最大值的６０％～７０％，且须设一较短的延迟时间）。
３．保护电路
１）低电压保护电路
如果Ｖｃｃ电压跌落到标准电压以下，灌侧输出将被关断，该电路能阻止故障。
２）过热关断电路
如果结温超过标准温度，灌侧输出将被关断。
４．Ｖｍ最小电压
Ｖｍ供电电压须高于Ｖｃｃ。
５．ＦＧ输出电路
该电路结合ＩＮ１、ＩＮ２、ＩＮ３位置检测信号，形成波形，最后输出结果。输出频率正比于旋转速度，ＦＧ１是一路位置检测信号的一倍，ＦＧ２为３倍。
风机控制驱动电路原理见图２。
电源Ｖｃｃ经ＩＣ１稳压芯片稳压后输出５Ｖ，一路经电容Ｃ６滤波后送ＬＢ１６９０，作为其工作电源。一路经电阻Ｒ４、Ｒ６分压限流给霍尔元件供电。从电机电流相位角度考虑，霍尔元件Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３相当于直流有刷电机的电刷，起到检测转子位置的作用，霍尔元件检测到的信号经电容Ｃ７、Ｃ８、Ｃ９滤波，送到磁滞放大器，经信号处理后送逻辑运算器，最后输出六路信号，以一定的逻辑关系控制功率管Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５和Ｔ６的导通和关断。Ｔ１～Ｔ６组成三相功率桥给电动机绕组供电；Ｄ１～Ｄ６为相应的反向续流二极管；Ａ、Ｂ、Ｃ为直流无刷电机的三相绕组，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，为Ｔ１、Ｔ２→Ｔ２、Ｔ３→Ｔ３、Ｔ４→Ｔ４、Ｔ５→Ｔ５、Ｔ６→Ｔ６、Ｔ１→Ｔ１、Ｔ２……每个循环对应电动机转过１对极，绕组电流变化一个基本周期。六种通电方式完全对称，所以，在稳定运行情况下，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。Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５为三相功率输出的滤波电容，滤去影响电机噪音的高次谐波；Ｃ１、Ｃ２为电源Ｖｃｃ的滤波电容；Ｒｆ为限流电阻，当Ｒｆ上的压降超过０．５Ｖ时，功率桥下侧功率管便封闭输出，从而停止给电动机三相绕组通电，起到保护功率管的作用；Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ５、Ｒ７以及三极管组成风机的运转、停止的控制电路，当ＣＯＮ小于０．６Ｖ时，三极管截止，ＬＢ１６９０的{12}脚电位上拉至５Ｖ，风机运转；当ＣＯＮ为３～４Ｖ时，三极管导通，{12}脚电位便是Ｒ７、Ｒ５的风压电位２．５Ｖ左右，此时，风机停止运转。
直流无刷电机的前景是宽广的，其更高层次的提升很大程度取决于控制技术的发展，相信各大芯片制造商会不断推出新产品，加速直流无刷电机领域的延伸。