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采用UGN3175型锁存型霍尔集成电路实现无刷力矩电机驱动电路的设计

电子设计 2019-10-24 07:48 次阅读

1、 引言

某特殊用途无刷力矩电机的转子位置传感器原为光电传感器,因为用途改变,其转子位置传感器、安装方式和驱动电路等均需另行设计,原电机的可用部分只有定子和转子,用其作为电机并不完整,无安装外壳和转子支撑轴,而且也无内嵌于电机中的转子位置传感器,要使其正常运转,需要设计安装外壳、转子支撑轴,转子位置传感器和相应的驱动电路。

2、 无刷力矩电机驱动电路

2.1 UGN3175型转子位置传感器及其放置方法

存型霍尔集成电路(磁敏式位置传感器)是一种开关型电路,其动作值BOP和返回值BRP相对S极和N极是对称动作的,如图1(c)所示。UGN3175锁存型霍尔集成电路是一种对称双极性开关,其外形、内部电路及输出特性如图1所示,它的动作区在S极,返回区在N极。在S极的某一磁感应强度(≥BOP)下,UGN3175的输出是导通状态(ON高电平),当S极逐渐离开该IC、磁感应强度为零时,UGN3175的输出仍然保持导通状态。只有磁场转变为N极并达到BRP值时,UGN3175输出才翻转为截止状态(OFF低电平),这种电路在S-N-S-N交替变化磁场下的输出波形占空比接近50%,适合于有多极环形永磁转子的无刷直流电动机位置检测。

采用UGN3175型锁存型霍尔集成电路实现无刷力矩电机驱动电路的设计

因定子已经成形,霍尔集成电路不能内嵌于对应绕组的定子槽中,实际使用中对应三相绕组应合理放置3个霍尔集成电路,如图2所示。该型无刷力矩电机定子分为36槽,每槽对应弧度为10°,定子为12极,每极极面对应槽数为3,电机技术条件中规定A、B、C三相引出线及星形接线的中心点引出线绑扎后于第36槽与1号槽(1号槽对应为A相绕组)之间引出,以此线束结点为定位基准,霍尔集成电路以顺时针70°夹角放置可分别对应B、A、C三相绕组,这样可避免因尺寸所限不能安装于同一极面下。转子为永磁体,镶嵌在非导磁材料中,侧面磁场极弱,不能触发霍尔集成电路动作,所以应使UGN3175标志面(标志面感应S极时输出高电平)正对定子和转子之间的气隙漏磁通。由运转中的转子上的永磁体磁场触发霍尔集成电路动作(Vout引脚的高低电平变化)产生位置信号。

2.2 MSK4364的功能

MSK4364是M.S.Kennedy公司生产的三相无刷电机MOSFET桥驱动电路,允许电机控制电压为55V,输出电流为5A。内部具有霍尔传感器信号处理电路、三相MOSFET桥PWM输出电路及闭环力矩控制电路等,原理框图如图3所示。

采用UGN3175型锁存型霍尔集成电路实现无刷力矩电机驱动电路的设计

采用UGN3175型锁存型霍尔集成电路实现无刷力矩电机驱动电路的设计

MSK4364的1引脚和2引脚之间可接入阻容网络电路以实现闭环力矩控制。刹车控制时制动使能脚6置为高电平,进入制动操作状态,三相桥高端的3个功率管关断,低端的3个功率管同时对地导通,电机三相绕组对地短接能耗制动使电机迅速停转。各个引脚的功能见表1。

采用UGN3175型锁存型霍尔集成电路实现无刷力矩电机驱动电路的设计

2.3 驱动电路

如图4所示,该电路可以实现三相无刷力矩电机的驱动,并可通过调节LM117的输出电压或RADJ的阻值控制无刷力矩电机的工作电流。

采用UGN3175型锁存型霍尔集成电路实现无刷力矩电机驱动电路的设计

(1)MSK4364的模拟地均应接在GND(11,13)引脚,功率地RTN已于模块内部连接至GND引脚,因此不能在外部重复连接,以免引起干扰。

(2)应该在V+引脚与RTN引脚之间并接一只470μF以上的电容器,以抑制电子开关高频开断时产生的干扰,该电容器应尽可能靠近模块放置。±15V与GND引脚间也应并联一只10μF的滤波电容器。

(3)所有大电流回路都应尽可能短,并应尽量使用厚覆铜线布线以降低EMI。

(4)接线时应使霍尔集成电路ABC三相、电机ABC三相、MSK4364的ABC三相输出、霍尔信号三相输入保持正确的对应关系,否则电机不能正常运转,并会出现不转、反转或强烈震动的现象。

三路霍尔信号输入端可加去耦电容器抑制干扰和增加系统稳定性。

3 、结束语

采用UGN3175型锁存型霍尔集成电路作为转子位置传感器,以MSK4364作为位置信号处理和驱动电路,完全能够实现无刷力矩电机的驱动电路。

该电路使用在某型力矩电机中,可实现较宽范围的力矩电流和转速调节,经实践证明,完全能满足运行要求的相关技术指标。

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NCP3232N 高电流同步降压转换器

NCP1532 降压转换器 DC-DC 双通道 低Iq 高效率 2.25 MHz 1.6 A.

2双级降压DCDC转换器是一款单片集成电路,专用于为采用1节锂离子电池或3节碱性/镍镉/镍氢电池供电的便携式应用提供新型多媒体设计的核心和I / O电压。两个通道均可在0.9V至3.3V之间进行外部调节,每个通道可提供高达1.6A的电流,最大电流为1.0A。转换器以2.25MHz的开关频率运行,通过允许使用小电感(低至1uH)和电容器并以180度异相工作来减小元件尺寸,从而减少电池的大量电流需求。自动切换PWM / PFM模式和同步整流可提高系统效率。该器件还可以工作在固定频率PWM模式,适用于需要低纹波和良好负载瞬变的低噪声应用。其他功能包括集成软启动,逐周期电流限制和热关断保护。该器件还可以与2.25 MHz范围内的外部时钟信号同步。 NCP1532采用节省空间的超薄型3x3 x 0.55 mm 10引脚uDFN封装。 特性 优势 97%效率,50uA静态电流,0.3 uA关断电流 延长电池寿命和'播放时间' 2.25MHz开关频率 允许使用更小的电感和电容 模式引脚操作:仅在轻载或PWM模式下自动切换PWM / PFM模式 允许用户在轻载或低噪声和纹波性能之间选择低功耗 可调输出电压0.9V至3.3V 复位输出引脚...
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NCP1532 降压转换器 DC-DC 双通道 低Iq 高效率 2.25 MHz 1.6 A.

NCP1522B 降压转换器 DC-DC 3 MHz 600 mA

2B降压型DC-DC转换器是一款单片集成电路,针对便携式应用进行了优化,采用单节锂离子电池或三节碱性/镍镉/镍氢电池供电。该器件采用0.9 V至3.3 V的可调输出电压,可提供高达600 mA的电流。它使用同步整流来提高效率并减少外部部件数量。该器件还内置3 MHz(标称)振荡器,通过允许更小的电感器和电容器来减小元件尺寸。自动切换PWM / PFM模式可提高系统效率。其他功能包括集成软启动,逐周期电流限制和热关断保护。 NCP1522B采用节省空间的薄型TSOP5和UDFN6封装。 特性 优势 94%效率,50 uA静态电流,0.3 uA关断电流 延长电池寿命和'播放时间' 3.0 MHz开关频率 允许使用更小的电感(低至1uH)和电容 轻负载条件下PWM和PFM模式之间的自动切换 轻载时的低功耗 可调输出电压0.9V至3.3V 应用 终端产品 电源f或应用处理器 核心电压低的处理器电源 智能手机手机和掌上电脑 MP3播放器和便携式音频系统 数码相机和摄像机 电路图、引脚图和封装图...
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NCP1522B 降压转换器 DC-DC 3 MHz 600 mA

NCP1529 降压转换器 DC-DC 高效率 可调节输出电压 低纹波 1.7 MHz 1 A.

9降压型DC-DC转换器是一款单片集成电路,适用于由一节锂离子电池或三节碱性/镍镉/镍氢电池供电的便携式应用。该器件可在外部可调范围为0.9 V至3.9 V或固定为1.2 V或1.35 V的输出范围内提供高达1.0 A的电流。它使用同步整流来提高效率并减少外部元件数量。该器件还内置1.7 MHz(标称)振荡器,通过允许使用小型电感器和电容器来减小元件尺寸。自动切换PWM / PFM模式可提高系统效率。 其他功能包括集成软启动,逐周期电流限制和热关断保护。 NCP1529采用节省空间的扁平2x2x0.5 mm UDFN6封装和TSOP-5封装。 特性 优势 96%效率,28 uA静态电流,0.3 uA关断电流 延长电池续航时间和'播放时间' 1.7 MHz开关频率 允许使用更小的电感和电容器 在轻负载条件下自动切换PWM和PFM模式 轻载时的低功耗 可调输出电压0.9V至3.9V 即使在PFM模式下,同类最佳低纹波 应用 终端产品 电池供电应用电源管理 核心电压低的处理器电源 USB供电设备 低压直流电源电源管理 手机,智能手机和掌上电脑 MP3播放器和便携式音频系统 电路图、引脚图和封装图...
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NCP1529 降压转换器 DC-DC 高效率 可调节输出电压 低纹波 1.7 MHz 1 A.

NCV2575 降压转换器 开关稳压器 可调输出电压 1.0 A.

系列降压开关稳压器是单片集成电路,非常适合简单方便地设计降压型开关稳压器(降压转换器)。该系列的所有电路均能够以极佳的线路和负载调节驱动1.0 A负载。这些器件提供3.3 V,5.0 V,12 V,15 V的固定输出电压和可调输出版本。 此降压开关稳压器旨在最大限度地减少外部元件的数量,从而简化电源设计。标准系列电感器针对LM2575进行了优化,由多家不同的电感器制造商提供。 由于LM2575转换器是一种开关电源,与传统的三端线性稳压器相比,其效率要高得多,特别是在输入电压较高的情况下。在许多情况下,LM2575稳压器消耗的功率非常低,不需要散热器,也不会大幅降低其尺寸。 LM2575的特性包括在指定的输入电压和输出负载条件下保证4%的输出电压容差,以及振荡器频率的+/- 10%(0C至125C的+/- 2%)。包括外部关断,具有80 uA典型待机电流。输出开关包括逐周期电流限制,以及在故障条件下进行全保护的热关断。 特性 3.3 V,5.0 V,12 V ,15 V和可调输出版本 可调版本输出电压范围为1.23 V至37 V +/- 4%最大线路和负载条件 保证1.0 A输出电流 宽输入电压范围:4.75 V至40 V 仅需要4个外部元件 ...
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NCV2575 降压转换器 开关稳压器 可调输出电压 1.0 A.

NCP186 LDO稳压器 1 A 超低压差 高PSRR 带使能

是一款超低压降稳压器,可提供高达1 A的负载电流,并在-40至85℃范围内保持1.0%的出色输出电压精度。工作输入电压范围为1.8 V至5.5 V,使该器件适用于锂离子电池供电的产品以及后调节应用。该产品提供多种固定输出电压选项,其他产品可根据要求提供,范围为1.2 V至3.9 V.NCP186具有完全的过热保护和输出短路保护。小型8引脚XDFN6 1.2 mm x 1.6 mm封装使该器件成为可能特别适用于空间受限的应用。 特性 优势 1.8 V至5.5 V工作输入电压范围 适用于锂离子电池或后期调节应用 多种固定输出电压选项及其他可根据要求提供1.2 V至3.9 V 设计灵活性 Typ的低静态电流。 90μA 延长电池寿命 极低压差:100 mV典型值。在Iout = 1 A(3.0V版本) 扩展电池范围 1 kHz PSRR时高75 dB 适用于噪声敏感电路 内部软启动 限制浪涌电流 在-40至85℃温度范围内的±1.0%精度 高输出电压精度 热关断和限流保护 保护产品和系统免受损坏 使用小型1μF陶瓷电容器稳定 节省PCB空间和系统成本 应用 终端产品 电池供电设备 便携式通讯设...
发表于 07-29 22:02 68次 阅读
NCP186 LDO稳压器 1 A 超低压差 高PSRR 带使能

NCP176 LDO稳压器 500 mA 超低压降 高PSRR 带使能

是一款超低压差稳压器,可提供高达0.5 A的负载电流,并在25°C时保持0.8%的出色输出电压精度。工作输入电压范围为1.4 V至5.5 V,使该器件适用于锂离子电池供电产品以及后调节应用。该产品提供3.3 V固定输出电压选项,其他电压选项可根据要求提供,范围为0.7 V至3.6 V.NCP176具有完全的过热保护和输出短路保护。小型6引脚XDFN6 1.2 mm x 1.2 mm封装使该设备特别适用于空间受限的应用程序。 特性 优势 1.4 V至5.5 V工作输入电压范围 适用于锂离子电池或后调节应用 几种固定输出电压可根据要求提供的选项和其他选项范围为0.7 V至3.6 V 设计灵活性 Typ的低静态电流。 60μA 延长电池寿命 极低压降:130 mV典型值。在Iout = 0.5 A(2.5V版本) 扩展电池范围 1 kHz PSRR时高75 dB 适用于噪声敏感电路 内部软启动 限制浪涌电流 室温下±0.8%精度 高输出电压精度 热关断和限流保护 保护产品和系统免受损坏 使用小型1μF陶瓷电容器稳定 节省PCB空间和系统成本 应用 终端产品 电池供电设备 便携式通信设备 相机,...
发表于 07-29 22:02 53次 阅读
NCP176 LDO稳压器 500 mA 超低压降 高PSRR 带使能

NCP171 LDO稳压器 超低50nA Iq 双电源模式 80mA

是双模式LDO,在ActiveMode中提供高达80 mA的电流,在低功耗模式下低至50 nA的Iq。双模式功能可通过ECO引脚选择,允许动态和低功耗模式之间的动态切换,非常适用于长寿命电池供电的无线应用。低功耗模式下的输出电压可降低50 mV,100 mV,150的内部工厂编程值相对于活动模式下的标称输出电压,mVor为200 mV。此功能进一步降低了睡眠模式下的应用消耗.NCP171采用SLIQ(超低Iq)LDO系列,具有50nA的超低静态电流,可用于小XDFN4 1.2 x 1.2包。 特性 优势 超低水平50nA 非常适合电池供电的应用 双模式功能针对主动模式和待机模式操作进行了优化 系统灵活地在两种不同的操作模式之间切换,优化性能和延长电池寿命 工作模式,高达80mA,具有出色的PSRR和噪声性能 非常适用于射频电源和高精度传感器 低功耗模式(SLIQ),50nA Iq 当系统处于扩展待机(低功耗)模式时延长电池寿命 模式选择,ECO Pin 灵活选择主动和低功率模式 XDFN 1.2x1.2包 空间受限应用程序的小尺寸 应用 终端产品 无线电池供电的物联网传感器 电池供电的医疗...
发表于 07-29 22:02 126次 阅读
NCP171 LDO稳压器 超低50nA Iq 双电源模式 80mA

AR1337 CMOS成像传感器 13 MP 采用SuperPD™PDAF技术

是一款采用SuperPD™PDAF技术的13万像素CMOS成像传感器。这款先进的传感器具有独特的PDAF微透镜和PDAF图案技术,在低光照条件下具有出色的自动对焦性能。采用1.1μm像素构建,提供符合行业标准的1 / 3.2“光学格式,使AR1337具有适合大批量设计的尺寸。图像质量由领先的量子效率和灵敏度驱动,同时保持低读取噪声。这种组合可在明亮的日光或低室内照明条件下提供出色的图像。 AR1337以每秒30帧的速度运行在13 MP,并支持每秒30帧的4k2k视频和高达每秒60帧的全高清1080P视频。 特性 优势 SuperPD™PDAF技术 领先的低光自动对焦性能 独特的PDAF图案和微透镜技术 高精度相位检测自动聚焦(PDAF)功能 片上坏像素校正和AF计算 简化的相机模块积分校准和与后端应用处理器的集成 具有低读取噪声的高量子效率和灵敏度 卓越的图像质量,尤其是在光线不足 应用 终端产品 智能手机相机 平板电脑相机 智能手机 平板电脑 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 17:02 104次 阅读
AR1337 CMOS成像传感器 13 MP 采用SuperPD™PDAF技术

AR1011 CMOS图像传感器 10 MP 1

HS是一款1080万像素,1英寸光学格式图像传感器,结合了高分辨率成像和3.4微米DR-Pix(动态响应像素),可动态调整以提供卓越的低光性能。在全分辨率下,AR1011HS提供60帧/秒(fps)视频;同时跳至120 fps的1080p高清模式。该传感器非常适合需要高分辨率的高端监控摄像系统,如电子平移,倾斜,变焦(ePTZ)等具有惊人的低光能力的功能。 4K超高清(3840 x 2190)分辨率为每秒60帧的模式,使传感器也成为专业消费类广播相机的理想选择。 应用 相机 安全 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 17:02 74次 阅读
AR1011 CMOS图像传感器 10 MP 1

AR0239 CMOS图像传感器 2.3 MP 1 / 2.7

美半导体的AR0239是一款1 / 2.7英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为1936(H)×1188(V)。它可以在线性或高动态范围模式下捕获图像,并具有滚动快门读数。它包括复杂的相机功能,如像素内装箱,窗口以及视频和单帧模式。它专为低光和高动态范围的场景性能而设计。它可通过简单的双线串行接口进行编程。 AR0239可以产生非常清晰,锐利的数码照片,并且能够捕捉连续视频和单帧,使其成为各种应用的理想选择,包括监控和高清视频。 特性 以90 fps的速度拍摄2.3Mp以获得出色的视频性能 小型光学格式(1 / 2.7英寸 1080p模式适用于16:9视频 卓越的低光性能 3.0um大背面照明像素技术 支持线路交错T1 / T2 / T3读数以启用HDR处理ISP芯片处于1080P和30fps 片上锁相环(PLL)振荡器 集成颜色和镜头着色校正 用于精确帧率控制的从模式 数据接口: - HiSPi(SLVS) - 4个车道 - MIPI CSI-2 - 4车道 - 平行 自动黑电平校准 高速可配置上下文切换 温度传感器 快速模式兼容2线接口 多相机同步支持 高速可配置上下文切换 具有灵...
发表于 07-29 16:02 159次 阅读
AR0239 CMOS图像传感器 2.3 MP 1 / 2.7

AR0543 CMOS图像传感器 5 MP 1/4

美半导体专注于卓越的像素性能,为该传感器的卓越图像质量奠定了基础,具有卓越的色彩精度,低光灵敏度和低噪声水平.AR0542是一款1/4英寸CMOS有源像素数字图像传感器集成了复杂的片上相机功能,如窗口,镜像,列和行跳过模式以及快照模式。它可通过简单的双线串行接口进行编程,功耗非常低。 应用 移动 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 16:02 94次 阅读
AR0543 CMOS图像传感器 5 MP 1/4

AR0521 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5

是一款1 / 2.5英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为2592(H)x 1944(V)。它通过滚动快门读数捕获线性或高动态范围模式的图像,并包括复杂的相机功能,如分档,窗口以及视频和单帧模式。它专为低亮度和高动态范围性能而设计,具有线路交错T1 / T2读出功能,可在ISP芯片中支持片外HDR。 AR0521可以产生非常清晰,锐利的数字图像,并且能够捕获连续视频和单帧,使其成为安全应用的最佳选择。 特性 5 Mp为60 fps,具有出色的视频性能 小型光学格式(1 / 2.5英寸) 1440p 16:9模式视频 卓越的低光性能 2.2 m背面照明像素技术 支持线路交错T1 / T2读出以启用ISP芯片中的HDR处理 支持外部机械快门 片上锁相环(PLL)振荡器 集成颜色和镜头阴影校正 精确帧率控制的从属模式 数据接口:♦HiSPi(SLVS) - 4个车道♦MIPI CSI-2 - 4车道 自动黑电平校准 高速可配置上下文切换 温度传感器 快速模式兼容2线接口 应用 终端产品 视频监控 高动态范围成像 安全摄像头 行动相机 车载DVR 电路图、引脚图和封装...
发表于 07-29 16:02 207次 阅读
AR0521 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5

AR0835 CMOS图像传感器 8 MP 1/3

图像传感器是一款1 / 3.2“光学格式1.4微米像素传感器,能够以每秒42帧的速度捕获其完整的8 MP传感器分辨率,以60fps的速度捕获1080P视频.A-PixHS(tm )技术将安森美半导体的第二代背照式(BSI)像素技术和先进的高速传感器架构结合在一起,实现了许多创新功能。它旨在实现低z高度相机模块,以满足OEM和移动设备制造商的需求。 特性 高动态范围 应用 移动 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 16:02 90次 阅读
AR0835 CMOS图像传感器 8 MP 1/3

AR0522 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5 近红外增强

是一款1 / 2.5英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为2592(H)x 1944(V)。它通过滚动快门读数捕获线性或高动态范围模式的图像,并包括复杂的相机功能,如分档,窗口以及视频和单帧模式。它专为低亮度和高动态范围性能而设计,具有线路交错T1 / T2读出功能,可在ISP芯片中支持片外HDR。 AR0522可生成非常清晰,锐利的数码照片,并且能够捕捉连续视频和单帧,使其成为各种应用的理想选择。 特性 5 Mp,60 fps,优异的视频性能 小光学格式(1 / 2.5英寸) 彩色滤光片阵列:RGB和单色 1440p模式适用于16:9视频 卓越的低光性能 2.2 m背面照明像素技术 支持线路交错T1 / T2读出以启用ISP芯片中的HDR处理 支持外部机械快门 片上锁相环(PLL)振荡器 集成颜色和镜头着色校正 用于精确帧率控制的从模式 数据接口:♦HiSPi(SLVS) - 4条车道♦MIPI CSI-2 - 4车道 自动黑电平校准 高速可配置上下文切换 温度传感器 快速模式兼容2线接口 近红外线增强 应用 终端产品 视频监控 高动态范围成像 机器视觉...
发表于 07-29 16:02 160次 阅读
AR0522 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5  近红外增强