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三相无刷电机驱动MS8828参数与应用

xbwzwx 来源:xbwzwx 作者:xbwzwx 2022-07-14 21:38 次阅读

MS8828描述

MS8828 为一款三相无刷电机驱动芯片,最高工作电压可达35V,最大驱动电流 1.5A。

芯片采用 PWM 脉冲驱动的方式来减少输出功耗,通过调节外部信号的占空比来调节电机的转速;芯片内置锁存型保护电路,可以在电机正常运转但 HALL 信号输入异常时起到保护芯片的作用。

主要特点

Imax=1.5A

低输出阻抗上臂桥 0.6Ω,下臂桥 0.5Ω

使用直接 PWM 输入进行速度控制和同步整流

1-HALL FG 输出

锁存型 CSD 保护电路

正、反转工作模式,可切换

Stop 模式下的节电功能

过温、过流保护以及低电压保护

5V 稳压输出

Star/Stop 电路

当电机关闭时进入“急刹车(Short Brake)”

应用

激光打印器

复印机

专用打印机

大型家电

监控摄像头

封装图

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管脚图

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管脚说明图

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内部框图

电气参数

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电气特性

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功能描述

驱动模块

芯片采用一种直接的 PWM 驱动方式减小功耗,PWM 通过调整输出模块上臂管的关断来实现调节功能,电机的驱动强度由其占空比决定。

在正常的 PWM 关断之时,同步整流开始发挥作用,下臂管导通,相比 LDMOS 寄生的二极管续流大大减小了热量的产生。

过流保护

过流保护电路用于限制输出电流的最大峰值,由 VRF/Rf 决定(VRF=0.21(典型),Rf 为电流检测电阻)。电路通过减小输出导通占空比来限制输出电流。

过流保护电路在检测 PWM 工作中在二极管中流过的反向电流时拥有一个 700ns 左右的操作延时,从而防止限流电路工作异常。如果电机绕组的内阻或电感太小,在启动时(电机中没有反向电动势的产生),电流将会快速变化。这个工作延时可能会导致限流在大于设定值时才发生。因此在设定限流值时有必要考虑延时引起的增加。

注意在限流电路中 PWM 频率,是由内置的振荡器决定,大概 50kHZ。

速度控制方法

脉冲从 PWMIN 管脚输入,可以通过调节 PWM 波的占空比来调节电机速度

PWM 为 0 时为 ON 态,

PWM 为 1 时为 OFF 态。

如果有必要使用反向逻辑,可以加入一额外的 NPN 管。当 PWMIN 持续高电平,芯片会判定占空比为 0,会导致 CSD 电路计数重置并且 HB 脚的输出为 0.

CSD 保护电路

MS8828 包含一个抑制保护电路,当电机正常运转但 HALL 信号长时间不变化时,电路开始工作。

当 CSD 电路工作时,所有输出上臂管全部关断。

时间由连接 CSD 脚的电容决定。设置时间=90×C(uF)当一个 0.022uF 的电容接入时,保护时间约 2s。设置时间必须足够大,以满足电机的启动时间。

计数被重置的条件:

SS 端为高——>保护释放并重新计数(重置初始态)

F/R 正反转调节——>保护释放并重新计数

0%占空比 PWM 波被检测——>保护释放并重新计数

低压条件被检测——>保护释放并重新计数(重置初始态)

TSD 条件被检测——>停止计数

当 CSD 脚接地,逻辑电路将进入初始态,防止速度控制的发生。当不需要使用 CSD 保护功能时,将一大小近 220kΩ和 4700pF 的电容并联对地。

低压保护

MS8828 通过结合一比较器使用带隙电压作基准进行比较,电路检测 5V 的 VREG 电压,当 S/S 为低且 VREG 电压低于 4.15V 时,所有输出晶体管将被关断。

为使 VREG 电压在 4.15V 附近不出现振荡,设置有 0.3V 的迟滞。因此,当 VREG 电压恢复到 4.45V时,低压保护电路才会关闭,所有输出管恢复工作。

过温保护

当芯片结温超过 147°C 时,过温保护电路被激活,关断所有输出管。当温度恢复到迟滞温度 40°C时,所有输出管恢复工作。

但是,由于过温保护仅仅在芯片结温超过设定值才会被激活,它并不能保证产品伴随这个电路就能免受破坏。

HALL 输入信号

幅度超过迟滞(最大 35mV)的 HALL 信号可以被识别,但考虑到噪声效应以及相位偏移,至少大于 100mV 的幅度为最佳。为了减少输出噪声的干扰,可以在 HALL 输入端接一对地电容。在 CSD 保护电路中 HALL 输入作为一个判断信号。虽然电路能无视大量的噪声,但关注时有必要的。HALL 信号同时为 HHH 或者 LLL 时被认为是错误态,将关闭所有输出管。

如果使用到 HALL 芯片,在一端固定(无论正负)一个共模电平范围(0.3V VREG-1.7V),允许另一端的电压范围可以为 0 VREG。

连接 HALL 元件的方法:

1. 串联

优点:

●电流被串联的 HALL 元件所共享,所以电流消耗相比并联更小

●限流电阻可以舍去

●幅度随温度变化小

缺点:

●每个 HALL 元件只能被分到 1V,也就存在幅度不满足的可能

●流过 HALL 元件的电流随温度变化

●HALL 元件的不对称(输入电阻的不同)很容易影响幅度

2. 并联

优点:

●流过 HALL 元件的电流由限流电阻决定

●HALL 元件的应用电压可以是多样化的,并且可以满足足够的幅度

缺点:

●由于需要为每个 HALL 元件单独提供电流,功耗较大

●需要一个限流电阻

●幅度随温度变化

HB 脚

HB 脚可用于在节电模式下关断 HALL 元件电流,在以下情况 HB 脚将会被关闭。

●当 S/S 进入 STOP 态

●PWMIN 输入检测到 0%占空比

节电模式

在 MS8828 处于 STOP 态时,几乎所有电路都被关断,以减少功耗。当使用 HALL 偏置脚时,节电模式的电流消耗将近为 900uA。即使在节电模式,芯片仍然具有 5V 的稳定电压输出。并且,在节电模式下,芯片处于 Short Brake 态(低端管短接)。

电源稳定性

芯片产生大的输出电流,并且采用一种开关驱动的方式,电源线势必会被轻易的干扰。为此,为保证电压稳定,需要在 VCC 和地之间接入一个足够大的电容。电容地端接到 PGND(功率地)上,尽可能的靠近管脚。如果不可能在 pin 脚上接入大电容,可在管脚附近接入 0.1uF 的陶瓷电容。

如果在电源线上嵌入一个二极管以防止电源线反接,电源线更容易被干扰,就需要更大的电容。

VREG 的稳定性

VREG 是逻辑电路的电源,为了稳定性,需要连接 0.1uF 或更大的电容。电容接地端需要连接到芯片的逻辑地(SGND)上。

电荷泵

电源电压通过电荷泵被逐步抬升,以提供高端管的栅电压。电压是通过逐步抬升被 CP1 和 CP2 之间的电容 CP,然后在 VG 和 VCC 之间的电容 CG 上逐渐累积。CP 和 CG 的大小推荐以下关系:

CG = CP =0.22uF

CP 上充放电频率为 50KHZ,当 CP 电容很大时,VG 将会被抬升。可是当电容太大,充放电将变的没有效率,VG 充电时间就会很长。

典型应用图

用 HALL IC

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用 HALL 元件时

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审核编辑 黄昊宇

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