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LMD18200是美國國家半導體公司(NS)推出的專(zhuān)用于直流電動(dòng)機驅動(dòng)的H橋組件。同一芯片上集成有CMOS控制電路和DMOS功率器件，利用它可以與主處理器、電機和增量型編碼器構成一個(gè)完整的運動(dòng)控制系統。LMD18200廣泛應用于打印機、機器人和各種自動(dòng)化控制領(lǐng)域。本文介紹了LMD18200芯片的結構、原理及其典型應用。 1、 主要性能 l 峰值輸出電流高達6A，連續輸出電流達3A； l 工作電壓高達55V； l Low RDS(ON) typically 0.3W per switch； l TTL/CMOS兼容電平的輸入； l 無(wú) “shoot-through” 電流； l 具有溫度報警和過(guò)熱與短路保護功能； l 芯片結溫達145℃，結溫達170℃時(shí)，芯片關(guān)斷； l 具有良好的抗干擾性。 2、 典型應用 l 驅動(dòng)直流電機、步機電機 l 伺服機構系統位置與轉速 l 應用于機器人控制系統 l 應用于數字控制系統 l 應用于電腦打印機與繪圖儀 3、 內部結構和引腳說(shuō)明 LMD18200外形結構如圖1所示，內部電路框圖2如圖所示。它有11個(gè)引腳,采用TO-220和雙列直插式封裝。 各引腳的功能如下： 引腳 名稱(chēng) 功能描述 1、11 橋臂1，2的自舉輸入電容連接端 在腳1與腳2、腳10與腳11之間應接入10uF的自舉電容 2、10 H橋輸出端 3 方向輸入端 轉向時(shí)，輸出驅動(dòng)電流方向見(jiàn)表1。該腳控制輸出1與輸出2（腳2、10）之間電流的方向，從而控制馬達旋轉的方向。 4 剎車(chē)輸入端 剎車(chē)時(shí)，輸出驅動(dòng)電流方向見(jiàn)表1。通過(guò)該端將馬達繞組短路而使其剎車(chē)。剎車(chē)時(shí)，將該腳置邏輯高電平，并將PWM信號輸入端（腳5）置邏輯高電平，3腳的邏輯狀態(tài)決定于短路馬達所用的器件。3腳為邏輯高電平時(shí)，H橋中2個(gè)高端晶體管導通；3腳呈邏輯低電平時(shí)，H橋中2個(gè)低端晶體管導通。腳4置邏輯高電平、腳5置邏輯低電平時(shí)，H橋中所有晶體管關(guān)斷，此時(shí)，每個(gè)輸出端只有很小的偏流（1.5mA）。 5 PWM信號輸入端 PWM信號與驅動(dòng)電流方向的關(guān)系見(jiàn)表1。該端與3腳（方向輸入）如何使用，決定于PWM信號類(lèi)型。 6、7 電源正端與負端 8 電流取樣輸出端 提供電流取樣信號，典型值為377 %26;micro;A/A。 9 溫度報警輸出 溫度報警輸出，提供溫度報警信號。芯片結溫達145℃時(shí)，該端變?yōu)榈碗娖�；結溫達170℃時(shí)，芯片關(guān)斷。 表1 LMD18200邏輯真值表 PWM 轉向 剎車(chē) 實(shí)際輸出驅動(dòng)電流 電機工作狀態(tài) H H L 流出1、流入2 正轉 H L L 流入1、流出2 反轉 L %26;#215; L 流出1、流出2 停止 H H H 流出1、流出2 停止 H L H 流入1、流入2 停止 L X H NONE LMD18200工作原理： 內部集成了四個(gè)DMOS管，組成一個(gè)標準的H型驅動(dòng)橋。通過(guò)充電泵電路為上橋臂的2個(gè)開(kāi)關(guān)管提供柵極控制電壓，充電泵電路由一個(gè)300kHz左右的工作頻率�？稍谝_1、11外接電容形成第二個(gè)充電泵電路，外接電容越大，向開(kāi)關(guān)管柵極輸入的電容充電速度越快，電壓上升的時(shí)間越短，工作頻率可以更高。引腳2、10接直流電機電樞，正轉時(shí)電流的方向應該從引腳步到引腳10；反轉時(shí)電流的方向應該從引腳10到引腳2。電流檢測輸出引腳8可以接一個(gè)對地電阻，通過(guò)電阻來(lái)輸出過(guò)流情況。內部保護電路設置的過(guò)電流閾值為10A，當超過(guò)該值時(shí)會(huì )自動(dòng)封鎖輸出，并周期性的自動(dòng)恢復輸出。如果過(guò)電流持續時(shí)間較長(cháng)，過(guò)熱保護將關(guān)閉整個(gè)輸出。過(guò)熱信號還可通過(guò)引腳9輸出，當結溫達到145度時(shí)引腳9有輸出信號。 4、 典型應用 LMD18200典型應用電路如圖3所示。 LMD18200提供雙極性驅動(dòng)方式和單極性驅動(dòng)方式。雙極性驅動(dòng)是指在一個(gè)PWM周期里，電動(dòng)機電樞的電壓極性呈正負變化。雙極性可逆系統雖然有低速運行平穩性的優(yōu)點(diǎn)，但也存在著(zhù)電流波動(dòng)大，功率損耗較大的缺點(diǎn)，尤其是必須增加死區來(lái)避免開(kāi)關(guān)管直通的危險，限制了開(kāi)關(guān)頻率的提高，因此只用于中小功率直流電動(dòng)機的控制。本文中將介紹單極性可逆驅動(dòng)方式。單極性驅動(dòng)方式是指在一個(gè)PWM周期內,電動(dòng)機電樞只承受單極性的電壓。 該應用電路是Motorola 68332CPU與LMD18200接口例子，它們組成了一個(gè)單極性驅動(dòng)直流電機的閉環(huán)控制電路。在這個(gè)電路中，PWM控制信號是通過(guò)引腳5輸入的，而轉向信號則通過(guò)引腳3輸入。根據PWM控制信號的占空比來(lái)決定直流電機的轉速和轉向。采用一個(gè)增量型光電編碼器來(lái)反饋電動(dòng)機的實(shí)際位置，輸出AB兩相，檢測電機轉速和位置，形成閉環(huán)位置反饋，從而達到精確控制電機。 5、 結束語(yǔ) 電動(dòng)機的數字控制是電動(dòng)機控制的發(fā)展趨勢，用單片機對電動(dòng)機進(jìn)行控制是實(shí)現電動(dòng)機數字控制的最常用的手段。使用專(zhuān)門(mén)的電機控制芯片LMD18200可以減輕單片機負擔，工作更可靠。 |
