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LMD18200/LMD18201/LMD18245H桥驱动器

日期：2025-03-02 17:39:42 人气： 栏目：电子电路

NSC公司生产的LMD18200系列单H桥驱动器系列工作电.压达55V,连续工作电流为3A,峰值电流为6A。它有低的导通电阻，LMD18200的RpsON=0.3Ω。在同一芯片上制作了BiCMOS控制电路和DMOS功率器件。它们可用来驱动直流电动机、步进电动机或其他感性负载，适用于位置、速度伺服控制，计算机用打印机、绘图机、机器人的控制。

图11-16给出LMD18200功能框图。

捕获.PNG

末级H桥高侧DMOS功率器件要求其栅极驱动电压大于电源正级电位约8V以上才能导通。为此该集成电路设置了内部充电泵电路，它由一个300kHz振荡器控制，充电泵电容被充电至14V左右。此栅极驱动电压上升时间典型值为20μs,适用干工作频率1kHz左右情况。如果要求更高开关工作频率，需要外接自举电容。推荐用两个10nF电容器分别接于1、2脚和10、11脚之间，使栅压上升时间在100ns以下，允许开关工作频率达500kHz。外接电容形成第二个充电泵电路，大的电容值提供足够的能量向功率器件栅极寄生输入电容快速充电，以得到快得多的上升时间。

为了防止感性负载开关工作时瞬态过电压对功率器件的损害·四功率开关都设置有钳位保护二极管，它们的反向恢复时间对上桥臂开关二极管约为70ns,对下桥臂开关二极管约为100ns。

该集成电路有过电压、过电流和过热保护功能。LMD18200内设置有电流检测电路，功率输出电流1A对应8脚输出电流377μA。它有良好的线性关系和精确度。由8脚对地串联一个合适的电阻，正常输出电流时使8脚电压约为5V左右。应注意的是，电流检测信号不能反映续流时的输出电流。保护电路设置的过电流阈值约为10A左右，当电动机出现短路、堵转等过载情况时，会自动关断输出的功率开关。但内电路会周期性地使功率开关恢复正常工作方式。如果过电流仍照旧发生，最后由过热保护动作来关闭整个集成电路。

该芯片设置有过温检测电路，当结温到达145℃时，由9脚发生过热报警信号，它是集电极开路晶体管输出，可用来向主计算机提出中断请求。系统可适当减低负载电流或命令系统停机。结温达到170℃时关断输出功率开关。

该电路工作于高频开关状态，建议在电源Vs引脚6与地之间并联1μF左右的高频瓷介电容器。若驱动大电流感性负载，还要并联大电解电容，每1A负载电流至少要100μF,用作感性负载续流的吸收电容。

输人控制信号包括方向(DIRECTION,3脚)、制动(BRAKE,4脚)和PWM(5脚)。PWM控制可采用两种方式。

方式1:PWM信号从3脚输入，而5脚接高电平。50%占空比PWM信号对应于零驱动，平均负载电流为零。而大于50%占空比的PWM信号对应于正向电流，负载电流从2脚向10脚方向流过。小于50%占空比的PWM信号对应于负向电流，从10脚向2脚方向流过。

方式2:3脚输入符号信号，逻辑1表示正向，逻辑0表示反向。5脚输入PWM信号，其占空比与负载电流大小成正比关系。LMD18201有相似的功能。不同之处是没有内部电流检测，可由7脚对地串接电流检测电阻代替，8脚改为逻辑地。

图11-17和图11-18给出该集成电路应用于直流电动机转矩调节和速度调节的原理图。PWM控制采用方式1。图中LM3525A是一个通用型PWM控制器。在转矩调节图中，8脚引出电流检测信号提供转矩反馈，在转速调节图中，以一直流测速发电机提供转速反馈，它的转速灵敏度为1V/(r/min)。

捕获.PNG

捕获.PNG

若系统需要制动功能，可使用制动脚4,使电动机两端被短接制动。4脚高电平为制动，但同时要求5脚也为高电平。若3脚(方向)为高电平，两个上桥臂开关导通；若3脚为低电平，两个下桥臂开关导通，使电动机短接制动。如果4脚高电平，但5脚(PWM脚)为低电平，全部四个桥臂开关关断，不能实现制动，电动机滑行到停止。

衰11-9三输人逻辑真值表

 

PWM(5脚)

方向(3脚)

制动(4脚)

H桥输出状态

H

H

L

正向电流

H

L

L

负向电流

L

×

L

两上桥臂导通

H

H

H

两上桥臂导通

H

L

H

两下桥臂导通

L

×

H

四桥臂同时关断

捕获.PNG

图11-19是LM18245H桥电动机驱动器原理框图。

LMD18245与LMD18200相比，有下列的改变：内部包括了固定关断时间的电流斩波器电路，电流指令是4位二进制数M4(MSB)到M1(LSB),内部设有4位D/A转换器；不必外接PWM信号；内部设置的电流检测放大器输出一个电流信号，它与H桥输出电流有正比关系，典型值为250μA/A;由13脚(CSOUT)串接一个电阻到地，可得电流检测电压信号，作为内部电流比较器输入，它与DACOUT比较，经单稳电路得到PWM信号，对H桥输出电流进行斩波控制；利用14脚输入DACREF电压作为D/A转换基准电压，DACOUT输出D/16模拟量电流指令信号，D为对应于输人二进制指令的十进制数D=0~15。如果利用两个LMD18245驱动两相步进电动机，容易由主计算机控制，实现半步、1/4步或微步距控制。需要更高分辨率的微步距控制时，可外

接D/A转换器从14脚输入。3脚外接RC网络决定单稳的时间td。

捕获.PNG

ta即为固定关断时间。

使用两片LMD18245可驱动两相步进电动机。图11-20是驱动一台200步/r典型混合式两相步进电动机的例子，额定电压和电流分别为12V、0.95A,每相电感为12mH,电阻为122。设置单稳延时时间50μs。4位D/A转换得到1/16的电流分辨率，可实现4细分正余弦微步距驱动，将一个步距(90°电角度)细分为22.5°微步距。在表11-10中给出一个周期内共16步，1相(余弦相)和2相(正弦相)应当输入电流指令数据(D为对应的十进制数)和方向(DIRECTION)信号。正常工作时BRAKE=0。相绕组电流I=0.0625D(A)。从上到下顺序为正转，反方向顺序为反转。

捕获.PNG

表11-10两相步进电动机4细分电流指令

 

转角a/(°)

1相

2相

|cosa

D

方向

|sina|

D

方向

0

1

15

1

0

0

1

22.5

0.924

14

1

0.383

6

1

45

0.707

11

1

0.707

11

1

67.5

0.383

6

1

0.924

14

1

90

Q

0

0

1

15

1

112.5

0.383

6

0

0.924

14

1

135

0.707

11

0

0.707

11

1

157.5

0.924

14

0

0.383

6

1

180

1

15

0

0

0

0

转角r/(°)

1相

2相

icosa}

D

方向

|sinα]

D

方向

202.5

0.924

14

0

0.383

6

0

225

0.707

11

0

0.707

11

0

247.5

0.383

6

0

0.924

14

0

270

0

0

1

1

15

0

292.5

0.383

6

1

0.924

14

0

315

0.707

11

1

0.707

11

0

337.5

0.924

14

1

0.383

6

0


标签： 机器人绘图机打印机
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