参考
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作者：Yuji Hishiki
介绍
如今，DC电机越来越经常使用，通常由于控制器硬件和驱动方法的持续改进而越来越多的优势，通常会更换遗留交流电机。
在直流电动机中，无刷直流电动机在工业应用中普遍存在，以及一些消费应用，因为它没有刷子的物理接触没有磨损。雷竞技安卓下载相反，您需要根据用磁传感器感测的旋转角度来控制驱动定时。霍尔传感器是最常用的传感器之一。
简单的直流电机（左侧）和显示基本操作原理的无刷直流电机（右侧）描述于图1中。
直流电动机（左侧）具有刷子以在转子线圈中切换电流流动方向。
这改变了磁场的方向，以控制转子的一端拉动，另一端由定子磁铁排斥。在无刷直流电动机（右侧）的情况下，必须通过刷子控制电流切换，而是与磁传感器（霍尔传感器）同步的驱动器。传感器输出被馈送到处理定子线圈中电流流量的定时和方向的控制器。
DC电机中的典型霍尔传感器输出波形如图2所示。该信号具有与转子旋转相同的频率。通常，幅度Vh是几十毫伏，具有宽范围的偏移电压。
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为了补偿偏移并从霍尔信号获取方形波形，建议使用外部运算放大器或比较器。
该方波的上升沿用于产生如下所述的驱动信号定时。
在本申请中，讨论了单相无刷直流电动机。
图。图3示出了具有组件的无刷直流电动机示意图的示例及其在该系统中使用的连接。HP和HM来自目标电机的霍尔传感器，表示其旋转角度和速度。
比较HP和HM电压电平以产生方波HP-HM。该信号用作PLL的参考信号，作为用于预驱动器输出的选择器信号。
OUT1到OUT4连接到驱动目标电机的H桥。
防止旋转卡住，过电流，过热和UVLO被整合为关闭H桥FET。
VCO（压控振荡器）放置在GreenPak前面，以与霍尔传感器信号同步。这种同步的目的是时间为PWM驱动信号的软启动和软停止时间。软启动可以由霍尔传感器信号的过渡边缘触发，而软停止需要在其结束前的某个点处触发。通过与HALL信号同步的同步，您应该能够在开始控制驱动信号的PWM占空比的位置来编程计数器值。
在恒定的旋转速度施加PLL中不是必需的。您只需要PWM占空比控制的程序计数器值。
打开
在GreenPak的所有I / O上的电源变为高阻抗，直到内部POR（ON RESET ON RESET）输出从低到高电平。当CE输入超过0.9V时，内部电路变为有效以驱动PWM输出。图4显示了启动时的操作。
首先，没有电动机和没有霍尔传感器信号输出的旋转。在该状态下，VCO以自由运行频率振荡。使用此VCO时钟GreenPak将在Out1和Out2中输出50％占空比的PWM信号。通过该方波形驱动，电机开始旋转产生霍尔信号。
图5示出了在启动操作期间通过计数器锁定的HP-HM和VCO时钟。相位比较器（PCMP）输出被馈送到外部VCO，以通过LPF（低通滤波器）控制其频率。当LPF输出电压增加时，VCO频率也会如此，反之亦然。LPF输出电压是平均PCMP输出。当VCO划分时钟比霍乱信号较慢（较低频率），PCMP输出的高周期增加以增加LFP输出电压。该反馈回路连续调节VCO频率，直到PCMP输出变成恒定。这是VCO与霍尔信号同步的地方。计数器和相位比较器如图7所示。
霍尔传感器信号检测
霍尔传感器信号连接到HP-HM以显示频率和旋转角度。在初始驱动状态下，驱动器以50％的占空比输出PWM信号。
当霍尔传感器输入信号的频率变为5Hz或更高时，PWM输出从50％的占空比切换到软启动操作（PWM占空比斜坡）。
H-Bridge驱动器输出与Hall信号和PLL锁定在操作中同步，分别在图4和图5中示出。
5Hz检测通过以下序列进行。有一个200ms定时器（CNT5 / DLY5）和400ms延迟电池（CNT6 / DLY6），用于5Hz霍尔信号检测。在开机和CE断开后，通过上升沿检测器将霍尔传感器输入信号馈入CNT5 / DLY5的复位。如果霍尔传感器信号频率低于5Hz，CNT5重置DFF0和DFF1;否则，它们的输出保持高，GreenPak检测到电机频率比5Hz更快。
另一方面，当电机频率低于5Hz时，CNT5重置DFF0和DFF1。除非霍尔传感器信号在200ms内具有两个上升沿，否则DFF1输出保持低，以否定DLY6输出。
图6详细示出了定时。相应的示意图是图7。
时钟同步
为了获得与霍尔信号同步的时钟，PLL由外部VCO和LPF（低通滤波器），内部计数器和相位比较器组成。
VCO时钟由32,768分为相位 - 与HP-HM波形相比。选择时钟分隔线32,768的旋转周期的一半中有128个PWM循环，以便控制PWM占空比增加，保持和减少在此期间内有意义。VCO时钟也被提供给控制逻辑以生成PWM软启动/停止波形。
在恒定旋转频率电机应用的情况下，您不需要PLL。雷竞技安卓下载您只需要对PWM软启动/停止时间进行编程计数器。
由于GreenPak（SLG46620V）具有固定的编程时间，因此假设霍尔信号输入频率在5到10Hz范围内，这表明VCO频率大约为160k至320kHz。PLL中存在延迟时间偏移，具体取决于IT锁定的频率。因此，输入霍尔信号频率范围内的定时调整存在限制。
软启动操作
软启动逐渐增加驱动信号的PWM占空比，并且在这种设计中，在每个HP-HM上升/下降沿触发。通过与HP-HM同步初始化FSM0和FSM1来控制此操作。FSM1时钟比FSM0时钟慢。在初始化时，FSM0和FSM1都设置为可编程计数器值。通过DCMP0彼此比较值，其中产生PWM占空比。PWM占空比增加率由CNT7 / DLY7中的计数值控制。
恒定PWM占空比运行
当PWM占空比达到DCMP1的寄存器定义的值时，PWM参考计数器CNT4 / DLY4将其值保持其值，直到DFF6输出（为CNT4 / DLY4保持信号）重置。
软停止操作
PWM软站通过与图8中的锁定信号的同步定时触发，在那里您可以开始将PWM占空比朝向霍尔传感器信号转换的转换。
此时间依赖于PLL锁定延迟。因此，您需要在选择外部组件并确认PLL波形之后调整它。当占空比达到由DCMP1寄存器定义的最低点时，占空比保持不变，直到发生软启动的下一个触发。
PWM控制配置
本申请中使用了三种PWM：50％的占空比生成，最小和最大占空比定义和PWM驱动信号产生。PWM周期由图4中的计数值和时钟源确定为FSM0。PWM占空比由图9中的FSM1控制，其中时钟由CNT7 / DLY7采购。如果您希望占空税的不同斜坡速度，请增加另一个CNT / DLY细胞。必须根据FSM1的销钉多路复用该CNT / DLY和CNT7 / DLY7。
保护功能
有三种保护功能集成：锁（旋转卡）检测，过电流检测和欠压锁定（UVLO）。还有一个热关闭输入引脚，以否定所有输出引脚，具有“高”输入。
旋转速度由霍尔信号频率表示。具有小于5Hz的霍尔信号频率的电动机被认为是处于锁定状态。
当DC电动机处于大于其扭矩的扭矩时，旋转停止和电流增加。为了避免过多的电流漏极，锁定检测通过一系列逻辑块实现，其中霍尔信号频率与400ms频率信号进行比较。
如果旋转卡住，则输出驱动器将暂停至少四秒钟。
保护的基本概念是通过使栅极低电平关闭H桥晶体管。在每个HP-HM转换后，在正常操作OUT3和OUT4驱动栅极高，以使再生电流流动为1ms。
H-Bra桥中的过电流由与H-Bridge串联实施的外部分流电阻检测到GND。通过图10中的ACMP1监测分流电阻两端的电压，其中在其输出处实现短暂的微秒，以便在切换之后立即忽略浪涌电流。
图4中的ACMP0是用于UVLO，其中VDD除以内部分压器分隔与参考电压相比。TSD（热关闭）是逻辑输入，以否定H-Bridge的所有输出驱动器引脚。您还可以使用其他ACMP来检测热敏电阻的模拟电平。
波形
PWM软启动/停止操作的屏幕截图分别可以在图11和图12中找到。PWM输出（OUT2）开始在霍尔传感器信号（HP-HM）的转换时增加其占空比。
在由管道延迟定义的点处，PWM输出开始降低其占空比。此延迟经验调整，以便在下一个HP-HM转换之前完成软停止。
在这种情况下，PWM占空比增加/减少率由CNT7 / DLY7计数值确定。您可以使用两个不同的计数器值独立设置这些速率。
CH1（黄色）：OUT1
CH2（浅蓝色）：OUT2
CH3（粉红色）：OUT3
CH4（蓝色）：OUT4
结论
使用SLG46620V（GreenPak4）引入适用于单相BLDC电机的GreenPak配置。为了灵活性，并入VCO和PLL以输出与旋转角度同步的驱动信号。使用计数器和PWM控制器实现PWM软启动/停止操作。
