无刷电机控制器ML4425/4426的应用

    摘要：ML4425/4426是Micro Linear公司推出的一种智能型无刷电机控制器专用电路。该电路能提供起动和控制Δ和Y绕组、无刷电机的速度、换向所需的所有功能。文中介绍了ML4425/4426的特点、引脚功能、运行原理以及典型应用电路，并给出了一个完整的高电压电机的驱动电路。

    关键词：无刷电机 换向 速度控制 ML4425/4426

1 功能特点

ML4425/4426是Micro Linear公司推出的智能型无刷电机专用控制器，可用于为三相无刷电机提供封闭回路的换向控制信号，同时利用PWM模式还可对电机速度进行控制并对电机进行必要的保护。ML4425/4426的特点如下：

●可进行简单的变速控制；

●所有重要电流均由一个单独的外接电阻器决定，设置比较简单；

●电机起动和停止可以利用电路的电源完成；

●起动定时序列由两个电容器完成；

●可独立运行控制功能，且外围电路简单；

●采用了新的反电势换向技术，能提供最小的无抖动转矩；

●可进行最大效率的PW控制；

●具有换和PLC,可有效抑制PWM尖峰噪声信号。

2 引脚功能

ML4425/4426由压控振荡器（VCO），PWM速度控制器、高端栅极驱动器、低端栅极驱动器、PWM电流控制器、换向控制器、反馈取样电路以及电源显示等部分构成。

ML4425/4426采用28脚SOIC和32脚TQFP两种封装形式，图1所示为28脚SOIC封装的引脚排列，各引脚的功能说明如下：

脚1：（ISENSE）：电机电流感应输入端。此脚接大约0.5V信号时，可产生ILIMIT。

脚2～4(P1～P3)：分别用于驱动外部P通道功率器件以驱动电机PH1、PH2、PH3。

脚5（RCPWM）：内部gn放大器外接阻容网络连接端。此脚连接的阻容元件与其他部件一起决定速度回路的零极点。

脚6（Cosc）：PWM振荡器定时电容连接端。此端所连电容器决定PWM振荡器的频率。使用1nF电容时，PWM振荡器的振荡频率约为25kHz。

脚7（VREF）：参考电压输出端，用于为速度设计提供参考。

脚8（VSPEED）：速度控制输入端。此端的电压可用于控制速度回路中的放大器，以达到控制电机速度的目的。

脚9～（N1～N3）：驱动输出。分别用于驱动外部三个N沟道MOSFET功率器件以驱动电机的PH1、PH2、PH3。

脚12（ILIMIT）：ISENSE阈值控制端。改变此端电压可降低内部的阈值设置电压。

脚13（VCO）：压控振荡器输出端。

脚14(Vcc)：电源。

脚15（CCVO）:VCO定时电容连接端。

脚16（RVCO）：VCO电流设置端。使用时应外接一电阻（一般RVCO取80kΩ）。

脚17（CRST）：复位端。此脚为地电位时，器件处于复位状态。

脚18（VFLT）：电源状态显示输出。此脚为“0”时，表示电源处于低电平；为“1”时，表示电源处于高电压状态。

脚19（CEN）：斜波保持电容连接端。

脚20（RCVCO）：VCO回路滤波器件接入端。应用时此脚外接阻容元件。

脚21（CRAMP）：斜升速度给定电容连接端。

脚22～24（PH1～PH3）：三个电机端点的连接端。

脚25（BTAKE）：制动状态控制端。此脚为“0”电位时，电机处于制动状态。

脚26（Cos）：外部电容连接端。

脚27（RREF）：多电流设定电阻连接端。所有重要电流的设定均由此端所连的电阻决定。

脚28（GND）：信号及功率公共地。

3 工作原理

图2所示是ML4425/4426无刷电机控制器的内部结构及运行原理图。下面从起动、运行、制动等三个方面对LM4425/4426的工作原理进行说明。

3.1 起动

一般电机的起动分校准、斜升、运转几个阶段。校准是为了使电机处于复位状态。

当ML4425/4426的17脚电位达到1.5V时，CEN脚开始充电。此时，ML4425/4426将以0.5μA的电流向RCVCO充电，这使得VCO的频率开始斜升，直到CEN引脚达到1.5V为止。这一过程称为斜升。

在器件的CEN电位斜升到1.5V后，设备即使用电机的BEMF并开始闭环运行。

3.2 运行

当CEN（脚19）电位超过1.5V时，电机进入运行模式。此时电机速度应高到足以产生可探测到的BEMF，并允许闭环回路运行开始。

当RCVCO（脚20）上的电位小于VSPEED（脚8）电位时，电机将继续加速。在此期间，电机将受到由ILIMIT限制的N型通道的驱动。当RCVCO（脚20）的电位接近VSPEED（脚8）电位时，CPWM开始充电，并通过在Cosc(脚6)产生的25kHz的PWM锯齿波设定一个补偿电平，以控制通向N型通道的功率驱动器。

3.3 制动

当25脚（制动引脚）电位被拉低时，后有三个N通道驱动管都被接通，三个P通道驱动管都被切断，这样即可实现制动功能。

4 应用

4.1 典型电路

ML4425/4426的典型外围元件的连接方法亦可参见图2所示。对不同的使用，有些外围元件的值应作相应调整。

4.2 高电压电机驱动电路

图3是以ML4425/4426为 核心构成的驱动高电压电机的实际电路。该电路中外接的功率驱动电路由六只大功率MOS场效应管和三块IR2118前级驱动芯片组成，该电路可以驱动电机的正转、反转和制动等。电路中没有使用霍尔传感器，而是用R13～R15的电压降作为信号反馈（这是该电路的特殊点）来控制电机恒速运转。调节R20可以改变电机的运转速度。S1为正、反转控制开关，S2为起动/制动控制开关。

如果驱动较低电压的电机（如24～80V），则可将三块IR2118省去而直接由六只大功率MOSFET来驱动，这样可以降低电路成本。