术语和定义

参考文献

有关文件及软件，请浏览:

https://www.dialog-seminile.com/configurable-mixed-signal.。

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作者：oleh basovych

介绍

直流无刷电动机(刷),也被称为电子整流马达(ecm、EC汽车)或同步直流电机,是同步电机采用直流电力通过逆变器或开关电源,产生一个交流电流来驱动电动机的每个阶段通过一个闭环控制器。控制器向电机绕组提供电流脉冲，以控制电机的速度和扭矩。

无刷电动机在刷子电机上的优点是重量比，高速和电子控制的高功率。无刷电机在电脑外围设备（磁盘驱动器，打印机）雷竞技安卓下载，手持式电动工具和车辆中的车辆中找到应用程序的应用程序。

本应用说明介绍了如何控制三相无刷直流电动机GreenPAK™。

结构及工作原理

BLDC电机的施工和操作与AC感应电动机和拉丝直流电机非常相似。与所有其他电动机一样，BLDC电机也包括转子和定子（图1）。

BLDC电动机定子由堆叠的层压钢制成，以携带绕组。定子中的绕组可以布置成两个图案 - 星形图案（Y）或δ图案（δ）。两种图案之间的主要差异在于，Y图案在低RPM下给出高扭矩，并且Δ图案在低RPM下给出低扭矩。这是因为在δ配置中，施加一半的电压横跨未驱动的绕组，从而增加损耗，又效率和扭矩。使用电气循环控制BLDC电机。一个电气循环有6个状态。霍尔传感器的电动机换向顺序显示在图2。

无刷直流电机的基本工作原理与有刷直流电机相同。在有刷直流电机的情况下，反馈是使用机械换向器和电刷实现的。在无刷直流电机中，反馈是通过多个反馈传感器实现的。最常用的传感器是霍尔传感器和光学编码器。

在三相无刷直流电机中，齿(极)的数量是3的倍数，磁体的数量是2的倍数。根据磁铁和牙齿的数量，每个电机有不同数量的齿槽(即转子和定子之间的磁力吸引)每转步骤。为了计算步数(N)，我们需要知道电机中使用了多少牙齿和多少磁铁。本应用说明中使用的电机有12个齿(极)和16个磁铁。

因此，要使1次推动我们需要生成48个电气步骤。

设计

主框图和典型的应用电路显示在图3和图4.分别。

本设计有两个输入来控制电机的速度和方向。销# 8控制方向;8脚上的高电平表示电机旋转是顺时针的，低电平表示它是逆时针的。PIN#2用于通过输入频率来控制速度。没有这个引脚上的频率信号将关闭驱动器和电机将停止。应用频率到这个引脚将启动电机在第一个500ms。使用输入频率可以使我们非常精确地控制电机的速度。要计算转速，我们需要知道电机包含多少步:

本申请中的电机具有48个步骤，因此在5kHz的频率下，电机将以6250 RPM运行。

该设计可分为4个部分（图5.):霍尔传感器处理块、门驱动块、PWM控制或速度控制块、保护块。

霍尔传感器的处理块包括ACMPs（ACMP0，ACMP3，ACMP4），尖峰脉冲滤波器（DLY1，DLY5，DLY6）和的DFF（DFF6，DFF7，DFF8）。该项目中使用的霍尔传感器有4个引脚;VDD，GND和2个差分输出连接到+和ACMPS的输入。设置为1.2 V的内部VREF组件用作霍尔传感器的VDD。来自ACMP的过滤信号进入DFF的D输入。输入频率为这些DFF设置并设置转速。来自这些DFF的信号转到栅极驱动器和3位LUT14，其被配置为Xnor。结果是，每次任何霍尔传感器都改变其极性时，输出在水平中交替。两个边缘检测器都会产生与输入频率的实际速度（霍尔频率），以产生PWM信号以控制旋转速度。

门驱动模块包括12个3位lut，根据霍尔传感器的反馈对外部晶体管进行换向。其中6个lut (3-bit LUT8 - 3-bit LUT13)用于CW方向，另外6个lut (3-bit LUT1 - 3-bit LUT6)用于切换到CCW方向。该模块还包括3个2位lut(2位LUT4, 2位LUT5和2位LUT6)，用于将每个相位的PMOS晶体管的信号与PWM混合，以确保转速独立于负载。

PWM控制包括PWM2组件、计数器CNT8、有限状态机FSM1、3位LUT15、2个DFFs (DFF0和DFF1)、上升边缘检测器PDLY0和逆变器INV0。DFF0和DFF1一起作为频率比较器;当输入频率高于霍尔频率时，DFF0 nQ输出低;当输入频率低于霍尔频率时，DFF1 nQ输出低。在“+”输入的低电平上，PWM2 OUT+输出将产生占空比从256/256到1/256的PWM信号。在“-”输入上的低电平，PWM2 OUT+将产生占空比从1/256变化到256/256的PWM。PWM频率为~ 100khz, IC的占空比在启动时设置为0%。电机停止，直到PIN2的输入频率被应用。在对PIN2施加一个频率后，DFF0 nQ输出将变为LOW, PWM将占空比从0增加到99.6%。电机将继续旋转，直到霍尔传感器超过输入频率。此时，DFF0 nQ输出将变为高电平，DFF1 nQ输出将变为低电平。 This inversion causes the PWM duty cycle to decrease to an acceptable value at the immediate VDD and load seen at the motor. This system will constantly work to balance the PWM duty cycle. The functionality of FSM1, CNT8, 3-bit LUT15 and PWM2 are described in more detail in application note AN-1052.

保护块包括配置为XOR门的2个延迟（DLY2和DLY9），计数器CNT0和2位LUT0。该部件的设计用于保护电机和外部FET燃烧。如果电机卡住或无法启动霍尔传感器将无法提供关闭电机所需的反馈。如果在100ms DLY2输出后未收到反馈，则转换为低电平，2位LUT0关闭电机。如果发生这种情况，则CNT0和DLY9尝试每500ms启动电机8ms。该时段足以启动电机，但不足以使电动机造成损坏。

结论

本应用笔记介绍如何使用SLG46620控制三相无刷直流电动机GreenPAK集成电路和霍尔效应传感器。SLG46620还包含可用于此项目的其他特性。例如，中的ADCGreenPAK可以解释输入直流电压并从值生成PWM脉冲，而不是使用输入频率。

以前，如果设计师希望控制BLDC电机，则它们将受到电气规格的限制和专用从货架IC解决方案的特征。这种强迫设计人员选择固定功能和潜在的过度或昂贵的解决方案，通常会限制其系统的IO。

的对话框GreenPAK通过将可配置性带回设计人员手中来扭转此设计过程。通过使用这一点GreenPAK作为一种普遍适用的(尽管也是唯一可配置的)三相无刷直流电机控制方案，设计师可以选择pinout和外部fet，以解决其项目的独特电气规格。此外，甚至考虑外部fet，对话GreenPAK解决方案仍然是低成本，并且在与专用IC相比时，系统设计和BOM成本非常竞争。