LM621无刷直流电动机换相电路

LM621双极型无刷直流电动机专用集成电路，适用于三相和四相电动机，可直接驱动功率开关器件以驱动电动机，设有“死区”电路避免桥式开关电路直通问题。

1.特点

·三相和四相无刷直流电动机兼容；

双极性驱动三相三角形联结或星形联结绕组；单极性驱动三相有中心抽头的星形联结绕组；三相电动机位置传感器空间间距30°或60°;四相电动机位置传感器空间间距90°。

·输出端直接驱动双极型功率晶体管(可提供35mA基极电流)或MOSFET功率器件；

·有可调死区时间及其时钟振荡器；

·直接与PWM信号接口和霍尔位置传感器接口；·欠电压封锁。

2.引脚功能说明该电路是18脚双列直插塑封。其原理框图见图3-32。引脚1(Vα1):第一电源，逻辑部分和时钟用电源，+5V。

引脚2(DIRECTION):转向控制端。由所施加的逻辑电平决

定电动机转向。

引脚3(DEAD-TIMEENABLE):死区时间使能端。控制死

区功能，高电平有效。

引脚4(CLOCKTIMING):时钟定时端。该端外接定时电容和电阻至地，设定时钟振荡器周期，决定死区时间。

引脚5、6、7(HS1、HS2、HS3):霍尔位置传感器输入端。三相电动机三个霍尔转子位置传感器接此三端，四相电动机的两个霍尔传感器接至HS1和HS2,HS3与HS2短接。

引脚8(30/60SELECT):30/60选择端。三相电动机传感器空间间距30°时，该端施高电平；60°时，施加零电平。对四相电动机，取高电平。

引脚9(LOGICGROUND):逻辑地。

引脚10(POWERGROUND):功率地。

引脚11、12、13(CURRENTSOURCEOUT):灌电流输出端。

引脚14、15、16(CURRENTSINKOUT):抽电流输出端。

引脚17(OUTPUTINHIBIT):输出禁止端。对该引脚施加

高电平时，输出被关闭。

·引脚18(MOTORSUPPLYVOLTAGE):Vcc₂(+5~40V)端。第二电源，它提供11～13脚灌电流输出的电流。当该电路用来驱动MOSFET时，电压可取至40V,足以满意地驱动它们的栅极。当用来驱动双极晶体管时，电压取5V,以减低该芯片的功耗和发热。

3.工作原理说明如图3-32所示，换相译码器接收三个霍尔传感器信号HS1、HS2、HS3和30/60SELECT输入信号，译码成电动机换相用格雷码序列。

LM621换相译码真值表见表3-10,它表示了三相电动机30°/60°和四相电动机90°正转情况下各输出输入端逻辑关系。对于三相电动机，这里的30°和60°是指四极电动机的机械角，对应于电角度为60°和120°。图3-33给出换相波形图。除注明之外，表中和波形图中的角度均为电角度。

表3-10LM621换相译码真值表

对于四相电动机，引脚12和15不用。

反转换相译码真值表是将抽电流输出和灌电流输出两部分对调即可得到。

设置死区时间是为了避免由于功率开关时延存在，外接功率桥的同一桥臂上下开关可能出现“直通”尖峰电流现象。另外，电机运行时，突然改变DIRECTION信号使电动机反转，功率桥的开关器件突然改变为相反状态，也会引起“直通”尖峰电流。

在图3-34死区时间发生器逻辑图中，RC振荡器产生需要的内部时钟信号CLOCK。选择外接RC网络，产生的振荡器周期的两倍为死区时间。时钟周期TcLk(μs)与电阻R(kΩ)、电容C(pF)的关系式是

TcLK=(R+1)C×0.756×10-3

这个周期可以从4脚测量。通常选取死区时间比功率开关器件可能最长开关时延时间稍长一点。

从逻辑图及波形图(见图3-35)可见，利用三个触发器组成三位移位寄存器产生时延，它的输入是方向(DIRECTION)信号。输出的方向信号DIR已与时钟同步，它在死区时间内翻转其状

态。OE输出给换相解码器电路。

欠电压封锁电路对Vα₁电压进行监视，若电压过低不能使逻辑部分可靠工作则将输出关闭。动作电压典型值为3.6V。

4.应用示例图3-36所示的三相双极性驱动电路中，外接

PNP和NPN晶体管组成三相逆变桥，基极驱动设有限流电阻。这里死区时间按4.8μs设计。电路还设有过电流保护，当电流超过预定极限值时，由17脚作用，使电动机停转。调速控制PWM信号从MAG处输入。

LM621用于三相半波驱动时，(见图3-37),8脚接地，14、15、16脚空置不用。