運動控制專用集成電路及應(yīng)用(1)
譚建成(廣州電器科學(xué)研究所)
【編者按】微電子技術(shù)發(fā)展的一個重要方向是研制專用集成電路。面向運動控制系統(tǒng)中的電機控制，各國都開發(fā)了大量的專用集成電路，用于各種自動化設(shè)備、科學(xué)儀器、計算機外設(shè)以及家用電器中。這些集成電路不但有數(shù)字一模擬混合集成，而且進入到與高電壓、大功率的電力電子電路混合，從而改變了集成電路微功率的概念，也給電機控制帶來極大方便；不但提高了控制性能、縮小體積，而且節(jié)省成本。本刊自本期開始選擇一些有代表性電機控制專用集成電路予以介紹，以促進微電機控制技術(shù)的發(fā)展。
【摘 要】介紹一種適用于微型直流伺服電動機控制的專用集成電路。文中對該集成電路的組成、主要額定數(shù)據(jù)、工作原理及應(yīng)用作了詳細(xì)的闡述。
【敘 詞】直流伺服電動機位置宮動控制速度控制／專用集成電路 原理應(yīng)用
1 mc33030微型直流伺服電動機控制器／驅(qū)動器
motorola的mc33030是一種適用于微型直流伺服電動機控制的專用集成電路。它包括了從接收反饋輸入的誤差放大器到末級h橋功率放大的一個完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)，并包含過流和過壓保護在內(nèi)，可用作位置伺服和速度控制。
電路方框圖見圖1。它的主要組成包括：
·誤差放大器，寬共模輸入范圍。
·窗口比較器，有一定的死區(qū)和自調(diào)中參考輸入。
·有方向記憶的驅(qū)動／制動邏輯。
·h橋功率開關(guān)，1a驅(qū)動能力。
·可設(shè)置的過流檢出器。
·可設(shè)置的過流停機時延。
·過電壓監(jiān)示和停機保護。
16腳塑封雙列直插式封裝，其中4、5、12、13腳接地。圖2是印刷電路板上銅散熱器尺寸(長l)與該芯片的熱阻、允許****功耗關(guān)系圖。
1.1主要額定數(shù)據(jù)
電源電壓(vcc)：36v
輸入電壓范圍： -0.3～36v
輸入差動電壓范圍： -0.3～36v
驅(qū)動輸出電流： 1.0a
****功耗： 1 000mw
工作結(jié)溫： 150℃
結(jié)對空氣熱阻： 80℃／w
結(jié)對外殼熱阻： 15℃／w
工作環(huán)境溫度范圍： -40～+85℃
1.2工作原理和位置伺服控制
圖1給出典型位置伺服控制實例。該電路是利用輸入電壓表示被控位置的。這里一臺微型直流伺服電動機經(jīng)過齒輪箱等減速機構(gòu)驅(qū)動負(fù)載，同時帶動一個與被控制機構(gòu)相連的電位器。從電位器取出信號經(jīng)運算放大器緩沖后，將此實際位置信號輸入給窗口比較器(3腳)。
窗口比較器是由兩個帶滯后回線的比較器a和b組成。它們從2腳接受參考輸入信號，此信號通過1腳外接電位器而得到，很容易調(diào)節(jié)系統(tǒng)的給定位置。3腳信號經(jīng)過電流源驅(qū)動的兩個電阻輸入給兩個比較器，從而產(chǎn)生了偏移電壓，形成一定的死區(qū)。
為了增加系統(tǒng)的柔性，芯片中設(shè)置有一個誤差放大器。它可對實際位置信號緩沖或放大。放大時，可使死區(qū)范圍變窄。放大器輸出能力是拉電流1.8ma，灌電流250μa。
h功率開關(guān)直接驅(qū)動電機和實現(xiàn)制動，****連續(xù)拉電流、灌電流和制動電流是1a。****功耗要考慮圖2的散熱能力。有更大驅(qū)動要求可參考圖6。
當(dāng)電機起動或堵轉(zhuǎn)時，過流監(jiān)示電路保護電機不至超出極限電流。h橋的拉電流一部分送至電流比較器反相端，而同相端則是參考電流值，它的大小由外接電阻r。決定。工作電流。當(dāng)出現(xiàn)過流時，比較器翻轉(zhuǎn)，有電流向延遲電容器cdly充電它充電到7.5v時觸發(fā)過流閂鎖器，為高電平，使驅(qū)動／制動 |
