TDA1085A/TDA1085C单相交流换向器电动机控制器

TDA1085A/TDA1085C是MOTOROLA公司生产的用于单相交流换向器电动机开环或闭环速度控制的专用集成电路。它向控制电机的双向晶闸管提供移相触发脉冲，实现可靠的全波双向晶闸管驱动。由设定指令电压上升的斜率特性实现软起动。其内部包括电压调整器和频率/电压转换电路，使本芯片可利用数字型脉冲测速器作速度反馈实现闭环调速控制。内设电流限制器电路提高了它的工作安全性。

TDA1085A/TDA1085C均有相同的引脚和特性。其原理框图见图7-1。它采用16脚双列直插塑料封装。其引脚说明见表7-1。TDA1085C是为滚筒式洗涤机械使用而设计的。TDA1085A工作温度范围为0~+70℃,而TDA1085C为-10~+120℃。

表7-1TDA1085引脚功能说明

1.工作原理说明从典型应用图7-2可见，被控制的电动机串接一个双向晶闸管和一个电流采样电阻R,后接到单相交流电源上，PH为相线，N为中线。TDA1085的8脚(该芯片的参考地)接中线N,引脚9接正电源。正电源是由二极管VD₁半波整流，并经R,R₂和C₁、C₂滤波降压后得到，电压Vcc≈15V。芯片及其余外接控制元件均在此直流电源下工作。

(1)电压调节器(引脚8、9、10):电阻R11连接在9脚和10脚之间，利用R₁₁上的分流作用达到Voc电压稳定。当Vcc达到规定值，最低限度要有1mA电流流过R。当芯片提供最大输出电流时，10脚(对8脚)电压不应低于3V。按此要求来设计R₁、

R₂、R₁。

如果直流电源是外接的，即接9脚和8脚上，10脚可空出。

(2)转速检测(引脚4、11、12):本芯片可用数字脉冲型测速机或模拟型测速发电机机组成闭环控制。对于数字型的频率发

生器(FG),如图7-2,它产生的交流双极性信号，经Rg接到12脚。测速频率正半周引起在11脚上充电泵电容C₆充电，在内部F/V变换电路作用下，在4脚上的电阻R₁₀流过的电流与电动机转速成正比。由R₁和C₆调整F/V变换器的特性。在11脚和9脚之间串有470kΩ电阻，有助于减少温度的影响。

引脚12的电压受内部监视器的监控，若电压高于5V,芯片停止工作。例如，测速发电机开路时，12脚电压会上升，从而引起触发脉冲停止，避免电动机失控过速。

TDA1085C的12脚内有二极管，对测速信号负半周期有负向钳位作用。而TDA1085A内没有此钳位二极管，应用电路中应加上一个二极管VD₃。

如果使用直流测速发电机，则直接连至4脚，不必使用内部F/V变换器。12脚接地即可。

(3)斜坡发生器(引脚5、6、7):在速度闭环控制时，表示电动机实际速度的4脚电压与从7脚来的电压在控制放大器输入端进行比较。7脚是斜坡发生器的输出，5脚为预置转速电压，它决定了最终工作转速，6脚上的电压将确定速度加速过程形状(见斜坡发生器传输特性图7-3),7脚上的定时电容C₁确定斜坡的斜率。

芯片内有一个1.2mA充电电流源，它使7脚上的电容由OV充电到12V,令电动机以高加速斜坡起动(5s方式)。利用6脚控制，可得到较低加速的斜坡。

用V₅、Vg分别表示5脚和6脚的给定电压，它们的不同设定将影响斜坡发生器的特性形状。

在V₅≤V₆时，以1.2mA充电电流高加速，传输特性为一条直线。

若V₆≤V₅≤2V₆,先以1.2mA充电电流高加速，到V₆电压后，变为5μA低加速斜率。

若V₅>2Vg,先以1.2mA充电电流高加速，然后以5μA低加速，到达2V₆电压后，又变为1.2mA高加速。到达Vs,维持不变，见图7-3。

若V₆=0,只有一次高加速过程。

(4)控制放大器(引脚16):控制放大器将速度误差放大和校正后驱动触发脉冲发生器。利用16脚外接的阻容校正网络按电动机和机械负载的特性进行校正补偿，得到最佳的闭环稳定性和瞬态响应，校正网络通常由实验调试确定。

(5)触发脉冲发生器(引脚1、2、13、14、15):该触发脉冲发生器有四个功能。

1)在每个主回路的半周期内，将控制放大器直流输出电平转换为与之成比例的触发角，发生触发脉冲。

2)脉冲宽度的校正。

3)若双向晶闸管故障或电动机电刷跳动引起电流中断，可重新发出触发脉冲。

4)触发脉冲延迟到电流触发角的零点。

15脚的电阻R₁₂和14脚的电容C(通常取47μF)决定锯齿波形。C,还决定脉冲宽度。

13脚是触发脉冲输出端，应串上限流电阻，最大允许电流为200mA。

(6)电流限制器(引脚3):电动机和晶闸管的安全是由电流限制器保证的，当电流超过预定值后，使电动机转速下降。

电机电流采样电阻R₉上的信号经电阻R₆接3脚，3脚上的电阻R,接Vcc产生预置电流值。在电机电流负半周时，若电流过大，使3脚电压低于8脚地电位，有电流流入限制器的放大器，经放大180倍，使7脚的电容C₁₀放电，从而使电动机转速下降，电动机电流随之降低。

2.应用

国外高档滚筒式洗衣机有采用单相交流换向器电动机驱动的。图7-2典型应用图就是这种例子。这种洗衣机要求有四档转速：洗涤(W),抖散衣物(D),第一脱水(spinl)和第二脱水(spin2)。本例子里，这四档转速表示为5脚指令速度电压V₅,它们的值分别为

Vw=0.7V

VD=1.13VVpin1=5.0VVspin2=11V

为控制四档转速，设有四个开关S、S₂、S₃、S。在表7-2中表示了不同速度下四个开关的状态和对TDA1085的5脚和6脚设定电压V₅和V₆的要求。表中K=1.6,它表示了分散衣物速度与洗涤速度之比(用电压比值来表示),即K=VD/Vw。

TDA1085 在开环控制应用时，将11脚空出，12脚接地。将 4脚与16脚短接，此时控制放大器为跟随器接法。斜坡发生器输 出7脚电压直接控制触发脉冲发生器。