A3936的特點(diǎn)功能

1.1 主要特點(diǎn)

A3936是美國Allegro公司生產(chǎn)的新型DMOS三相PWM電機驅動(dòng)器，它主要包括換相邏輯和功率驅動(dòng)電路，可通過(guò)給定控制電壓信號和方向控制邏輯信號來(lái)完成無(wú)刷直流電動(dòng)機的調速和正反轉控制。另外，A3936還具有內部欠壓鎖定、交叉電流保護、過(guò)熱保護等功能，因而使用非常方便。此外，A3936 還具有±3 A／50 V的連續輸出；并具有可編程的四種續流工作模式。包括slow模式、fast模式和2種mixed模式；同時(shí)可低功耗同步整流控制。A3936的輸出電阻在拉電流時(shí)的典型值為0．55 Ω；灌電流時(shí)的典型值為0．35 Ω。A3936芯片內部帶有欠壓鎖定、交叉電流保護和過(guò)熱保護功能，并有睡眠及空閑模式，以及可制動(dòng)功能和死區設置。

1.2 引腳介紹

A3936芯片采用44腳PLCC封裝型式，其引腳排列如圖l所示。各引腳的功能如下：

引腳1、2、11、12、13、22、23、24、33、34、35、44（GND）：接地端；

引腳3、4、5、6、7、8（HA、HB、HC）：無(wú)刷直流電動(dòng)機HALL元件信號輸入端；

引腳9（VDD）：＋5 V電源；

引腳10（REF）：參考電壓VREF輸入端，通過(guò)控制該電壓可控制PWM占空比；

引腳14（BRAKE）：制動(dòng)控制端，當該腳為高電平時(shí)，無(wú)刷直流電動(dòng)機內的電流會(huì )瞬間釋放，電機突然停轉；而在正常使用時(shí)，該腳接低電平；

引腳15（SENSE）：采樣電阻RS引腳，其數值一般取0．1 Ω。該采樣電阻與VREF可決定電動(dòng)機的負載電流。

引腳16（SR）：同步整流輸入，高電平有效；

引腳17、2l、28（OUT）：無(wú)刷直流電動(dòng)機A、B、C相驅動(dòng)輸出端；

引腳18 （HBIAS）：HALL元件的負極；

引腳19、26（VBB）：負載電源；

引腳20、25 （LSS）：通過(guò)采樣電阻RS與負載電源地相連；

引腳27 （TACH）：速度輸出，一般懸空不用；

引腳29 （VCP）：充電電容連接端，應通過(guò)0．22μF／50 V電容與VBB相連；

引腳30、3l（CPl、CP2）：電荷泵電容連接端，二者應通過(guò)0．22μF／100 V電容相連；

引腳32 （SLEEP）：睡眠模式邏輯控制輸入端，低電平輸入時(shí)，進(jìn)入睡眠模式；

引腳36 （OSC）：振蕩信號連接端，可通過(guò)51kΩ電阻與VDD相連；

引腳37 （VREG）：整流去耦端，應外接0．22 μF／50V去耦電容；

引腳38 （DIR）：方向控制邏輯輸入端，低電平為順時(shí)針旋轉，高電平為逆時(shí)針旋轉；

引腳39 （ENABLE）：使能控制邏輯輸入端；

引腳40 （EXTMODE）：外接PWM控制模式邏輯輸入端。使用外接PWM控制模式時(shí)，若輸入高電平，為電流慢衰減模式；若輸入低電平，則為電流快衰減模式；

引腳41 （BLANK）：為死區邏輯控制輸入端；若輸入高電平，死區時(shí)間為12／fosc；若輸入低電平，死區時(shí)間為6／fosc；

引腳42、43（PFD）：PFD邏輯控制輸入端，二者組合可用于決定采用哪一種續流控制模式。

A3936的工作原理

2.1 通電控制規律

A3936內部具有全橋驅動(dòng)的功率邏輯開(kāi)關(guān)單元和位置傳感器的信號處理單元，可用來(lái)控制電動(dòng)機定子上各相繞組通電的順序和時(shí)間。全橋驅動(dòng)的功率邏輯開(kāi)關(guān)單元可將電源的功率以一定的邏輯關(guān)系分配給電動(dòng)機定子上的各相繞組，以使電動(dòng)機產(chǎn)生持續不斷的轉矩。位置傳感器的信號處理單元可將電動(dòng)機轉子的位置信號轉換為電信號，以便為功率邏輯開(kāi)關(guān)電路提供正確的換相信息，控制電動(dòng)機定子繞組換相。同時(shí)，電動(dòng)機的轉向還受到38腳方向控制邏輯的控制。三者之間的邏輯關(guān)系如表1所列。

表l中，在HALL傳感器部分： “＋”表示高電平； “－”表示低電平；輸出部分：“＋”表示正向通電：“－”表示反向通電。2．2 負載電流調節

負載電流可通過(guò)A3936內部的固定低電平（使用4MHz晶振時(shí)，典型值為24μs）PWM電路進(jìn)行調節。當H橋正常工作時(shí)，電動(dòng)機繞組電流上升，直到到達閾值為止，該閾值由下式?jīng)Q定：

達到閾值時(shí)，邏輯電路將關(guān)閉H橋，負載電流在感應電動(dòng)勢的作用下進(jìn)行續流，其續流時(shí)的流通路徑由slow／mixed續流模式和同步整流模式?jīng)Q定。

2.3 續流控制模式

A3936的輸入引腳PFD1和PFD2的電平信號決定了過(guò)流關(guān)斷或PWM斬波時(shí)負載電流的不同續流模式。根據PFDl和PFD2電平信號的不同，A3936共有四種續流控制模式：slow模式、fast模式和兩種mixed模式，不同的續流模式?jīng)Q定了不同的負載電流波形。PFD電平信號與續流模式之間的關(guān)系如表2所列。

2.4 同步整流模式

當A3936的SR引腳為高電平時(shí)，使能同步整流模式，此時(shí)負載電流按照控制邏輯選定續流模式進(jìn)行續流。在續流期間，同步整流控制電路開(kāi)通對應 MOSFET管，以使得負載電流同時(shí)可以通過(guò)MOSFET管續流，從而降低續流時(shí)的導通電壓，減小導通損耗。同時(shí)，該同步整流控制電路還考慮了死區保護，故可防止橋臂直通。

A3936的應用電路

A3936無(wú)刷直流電動(dòng)機驅動(dòng)集成電路由于其集成度高，外圍元件少，使用起來(lái)非常簡(jiǎn)便。其外圍電路連接圖如圖2所示。

電路連接后，便可設置續流控制模式和同步整流模式（也可不用）。之后，只需給出電動(dòng)機旋轉的方向（由38腳的控制邏輯決定）和旋轉的速度（由10腳REF 的電壓決定），即可完成對電動(dòng)機的控制。某型船載衛星電視接收系統的伺服驅動(dòng)控制需要對接收天線(xiàn)的水平、俯仰和橫滾三個(gè)方向進(jìn)行伺服驅動(dòng)控制，其控制核心采用PC104計算機，并利用其I／O口（25針并口）實(shí)現對A3936的控制。由于PC104的輸出為數字量且需控制三臺無(wú)刷直流電動(dòng)機，因此，本設計增加了4路8位D／A轉換電路MAX505和8位選通開(kāi)關(guān)CD4099。MAX505用于控制電動(dòng)機轉速；CD4099則用于控制電動(dòng)機的轉向。其電路結構圖如圖3所示。

PC104標準并口具有12個(gè)輸出位和5個(gè)輸入位，其中8位數據位DO～D7中的D0～D6是送給MAX505的數據，可經(jīng)D／A轉換后用于控制無(wú)刷直流電機的轉速。A0、A1是MAX505的地址線(xiàn)，可由PC104并口的14、17引腳控制，用于決定DO～D6應當轉換到VOUTA、VOUTB、 VOUTC中的哪個(gè)輸出端。WR為寫(xiě)控制端，由PC104并口的16引腳控制，但當數據寫(xiě)操作完成后，必須將WR端置1。D7代表轉動(dòng)方向（D7為0代表順時(shí)針轉動(dòng)；D7為1代表逆時(shí)針轉動(dòng)），D7通常連接到CD4099的引腳3上，可以使CD4099根據A0、A1的地址數據將此方向的信息送到相應的輸出端，從而控制相應A3936，并最終實(shí)現對相應無(wú)刷直流電動(dòng)機的方向控制。當需要對無(wú)刷直流電動(dòng)機進(jìn)行控制時(shí)，只需對相應的地址（0X378、 0X37A）寫(xiě)入控制字，便可實(shí)現對電動(dòng)機的轉動(dòng)方向和轉速的控制。

4 結束語(yǔ)

A3936獨特的續流控制模式，可使無(wú)刷直流電動(dòng)機在不同負載時(shí)均可獲得不同的負載電流波形，從而保證較高的控制精度。同步整流模式則可降低續流時(shí)的導通電壓和功耗。由于A(yíng)3936器件與計算機接口兼容，控制方式簡(jiǎn)單靈活，因而具有較高的應用價(jià)值。