UC3633/UC3634/UC3635电动机锁相环控制 集成电路

UC3633电动机锁相环控制集成电路UC3633是为直流电动机锁相控制而设计的集成电路。其框图如图4-11所示。精确

的基准频率可以由本电路的高频振荡器和可编程分频器产生。此振荡器也可以接石英晶体谐振器工作，还可以作为外接频率源的缓冲电路。速度反馈信号可经内部传感器放大器缓冲放大并变为方波信号输出给相位比较器，此方波信号还可以改经倍频电路再送给相位比较器，以增加环路带宽。相位比较器给出基准频率和反馈频率的相位差，同时它还用作频率控制，当两个信号的频率不同时，产生最大信号，使电机起动和更快进人锁相。内部有两个独立的运算放大器，供选作构成环路滤波环节之用。此外，本电路还有锁定指示，当两信号频率一致时给出指示。内部还有5V基准电源。该电路使用的电源电压最高为20V。

相位比较器是一个数字电路，它对两输入方波信号的上跳沿响应。此相位检测器输出有三种状态：高态(5V)、低态(0V)和中间态(2.5V)。前两个状态的输出阻抗低，而中间态的输出阻抗高，典型值为6kΩ。如果两输入频率不等，出现差频时，相位比较器输出维持高态或低态：反馈频率(从十端输入)高时，输出维持高态，基准频率(从一端输入)高时，输出维持低态。当两输入频率相同后，进行相位比较，其输出如图4-12所示。若+输入端相位超前，在每个周期内输出高态的时间是两信号相差对应的时间，其余时间是中间高阻态。相反，若一输入端相位超前，在每个周期内输出低态的时间是两信号相位差对应的时间，其余时间是中间高阻态。图4-12中分别表示了两信号相位差均为90°时，

反馈频率相位超前(上图)和基准频率相位超前(下图)时相位比较器的输出波形。其动态范围是2π。

从上述相位比较器输出特性不难理解，电动机在起动时，速度低于预定速度，相位比较器输出高电平，作用于系统功率驱动，使电动机加速；反之，若电动机转速超出预定速度，相位比较器输出低电平，使电动机减速；当两频率相同时，视电动机负载大小变化情况，相位比较器输出平均值处于0～5V之间某一中间值附近变动，维持电动机工作于预定转速，两信号的相位差维持在2π范围内。

2.由UC3633和UC3620构成的无刷直流电动机锁相稳速系统这是一个用于磁盘驱动的恒速控制系统，见图4-13。它由UC3633和UC3620两片集成电路和少量无源元件组成，控制一台4极三相无刷直流电动机。电动机的参数如下：

电枢电阻RM=1.60

电枢电感LM=1.3mH

反电动势系数Kv=0.022V·s/rad

转矩系数KT=0.022N·m/A总转动惯量J=1.5×10-³kg·m²工作电压V=12V

空载电流I₀=0.5A

这个锁相稳速系统可达到下列性能：

电动机转速3600r/min转速精确度±0.006%转速稳定度±0.005%

起动到进入锁相时间10s

UC3620是三相无刷直流电动机驱动集成电路，详见第3章3.5节。它按电流型斩波方式工作。误差放大器接成跟随器方式，UC3633滤波输出信号从4脚输入对电动机转矩进行控制。电动机的三个霍尔传感器信号中的一个(10脚)作为反馈转速频率信号，在送至UC3633传感器放大器(6脚)之前加入了一个噪声

滤波器。定时脚(9脚)外接10kΩ电阻和0.0022μF电容，使驱动器OFF时间为22μs。即使斩波频率超过20kHz也没有问题。1脚接0.20电阻作为电流检测用，决定了最大电流为2.5A。

UC3633的5脚接地，从6脚输入速度信号经放大成方波，对应此方波上下跳沿的双倍频率窄脉冲信号从相位检测器+输入端输入。频率为4.9152MHz的AT切面石英晶体接到振荡器的14

和15脚上，经过内部20480分频，一个频率为240Hz的信号送至相位检测器的一输入端。这里240Hz正对应于电动机转速为3600r/min。

两个附加的内部运算放大器分别被用来作有源滤波器和环路放大器。按图4-13所示参数，二阶有源滤波器的固有频率为17.2Hz,Q值为2.3。对240Hz信号的衰减是46dB,在4Hz时仅有5°相移。

3.UC3635电动机锁相环控制集成电路UC3635的电路结构与功能和UC3633基本相同，其区别仅在于分频器后有引脚3输出，相位比较器的负输入端有引脚2连接。为的是容易实现多台电动机的锁相同步运行。

4.UC3634电动机锁相环控制集成电路UC3634的电路结构与功能跟UC3633基本相同，见图4-14。其区别仅在于为了适

合单相双绕组无刷直流电动机应用的需要，5脚和6脚输出互补的驱动。电动机有一个霍尔位置传感器，它接到UC3634的7脚，除像UC3633那样得到倍频速度反馈信号送相位检测器之外，还产生换相信号，从5脚和6脚输出。其驱动能力为20V、30mA。使用一片UC3634和外接晶体管即可得到完整的单相四极无刷直流电动机锁相稳速电路，见图4-15。电动机转速也是3600r/min。