單相交流通用電動機控制電路

1、單相交流通用電動機控制專用,電路設(shè)計,?,6.5.1,基于,MLX90804,的單相交流電機控制電路,?,1. MLX90804,的主要技術(shù)性能與特點,?,MLX90804,是,MELEXIS,公司生產(chǎn)的一個功率控制集成電路，,利用,Triac,（三端雙向可控硅）控制交流電動機的轉(zhuǎn)速。從,SET,引腳端輸入一個電壓（通常采用電位器調(diào)節(jié)）即可設(shè),定電動機的轉(zhuǎn)速。這個轉(zhuǎn)速設(shè)定電壓與在,SPD,引腳端輸入,脈沖比較。,SPD,引腳端輸入可以接受感應(yīng)式或磁敏式（如,霍爾傳感器）檢測器信號。,Triac,所需觸發(fā)相位角由,PI,調(diào)節(jié),器計算，是完全數(shù)字式的。芯片具有軟起動、過載和超速,保護(hù)功能，可消除電

2、動機起動時出現(xiàn)大沖擊電流問題。內(nèi),部鎖相環(huán)（,PLL),電路用來補償電網(wǎng)線電壓頻率的變化，使,觸發(fā)頻率穩(wěn)定。最小和最大轉(zhuǎn)速、軟起動延時，整定,PI,調(diào),節(jié)器的增益等參數(shù)可以編程存儲在掩模存儲器中。,?,MLX90804,的電源電壓,VDD1,為,14,18V,，電流消耗,5mA,，,內(nèi)部基準(zhǔn)電壓,VDD,為,5V,，三端雙向可控硅門極驅(qū)動電流,為,30,90mA,。,?,2. MLX90804,的引腳功能與封裝形式,?,MLX90804,采用,DIP-8,、,PDIP-8,、,DIL-8,或者,PDIL-8,封裝，,引腳功能如表,6.5.1,所示。,?,3. MLX90804,的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與控制

3、原理,?,MLX90804,內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖如圖,6.5.1,所示，芯片內(nèi)部包含,有穩(wěn)壓器、振蕩器、,PLL,、過零檢測、,ADC,、控制邏輯、,雙向可控硅驅(qū)動等電路。,圖,6.5.1 MLX90804,內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖,?,（,1,）速度調(diào)節(jié),?,速度由一個,PI,調(diào)節(jié)器控制，,PI,調(diào)節(jié)器參數(shù),Kp,和,Ki,可編程。,Kp,和,Ki,參數(shù),是在掩模時配置。,?,（,2,）速度測量,?,可采用一個線圈或一個霍爾傳感器獲得電動機轉(zhuǎn)速脈沖。,?,（,3,）速度設(shè)置,?,速度設(shè)置由加到,SET,引腳端上的電壓確定。,SET,引腳端上的電壓輸入,到,ADC,轉(zhuǎn)換成一個,4bit,的數(shù)碼，對應(yīng)存儲在內(nèi)部

4、,ROM,的表格地址，表,格內(nèi)容表示了,16,種不同的速度，輸入電壓與對應(yīng)速度之間的關(guān)系可以,自由選擇，無須線性。,?,（,4,）軟起動,?,存儲的軟起動程序可保證電動機實現(xiàn)平滑的起動，軟起動函數(shù)是在掩,模時配置。電動機開始運轉(zhuǎn)延遲時間最大為,300ms,。,?,（,5,）速度斜坡設(shè)定,?,運行中，當(dāng)設(shè)定速度改變?yōu)樾碌乃俣葧r，在內(nèi)部產(chǎn)生一條速度變化斜,坡，以優(yōu)化,PI,調(diào)節(jié)器暫態(tài)性能。這一個斜坡函數(shù)是在掩模時配置。,?,4. MLX90804,的應(yīng)用電路,?,MLX90804,的應(yīng)用電路如圖,6.5.2,所示，圖中，,L,端是相線，,N,端是中線，,Load,端連接電機，速度檢測可采用線圈作為

5、,速度傳感器或者霍爾速度傳感器（如,MLX5881,）。,R1,、,R2,、,R3,、,R4,、,VD1,和,C1,構(gòu)成芯片的電源電路。圖中數(shù)值,適合在電網(wǎng)線電壓為,220V,使用。電阻功率一般需要,0.5W,或更高的。設(shè)定速度需要采用一個線性的電位器，電位器,的阻值約,200k,。電阻,R7,用來限制,Triac,的柵極驅(qū)動電流，,不是必要的。,TEST,測試端可開路或連接到,VDD,上。,?,MLX90804,內(nèi)部參數(shù)的編程需參考,MLX90804,用戶手冊。,圖,6.5.2 MLX90804,的應(yīng)用電路,?,6.5.2,基于,MLX90805,的三端雙向可控硅單相交流電機控,制電路,?,

6、1. MLX90805,的主要技術(shù)性能與特點,?,MLX90805,是,MELEXIS,公司生產(chǎn)的一個功率控制集成電路，,適合采用三端雙向可控硅（,Triac,）控制的電阻性或電感性,負(fù)載，主要用于交流電動機起動和轉(zhuǎn)速控制，也可用于白,熾燈控制。,?,該芯片具有軟起動、過熱保護(hù)功能；可消除電動機起動時,的浪涌電流；從最小到最大功率，,Triac,利用一個線性“斜,坡”進(jìn)行控制；起動速度為,0.5,3s,，通過改變選擇位選,擇；片內(nèi)具有一個用來穩(wěn)定觸發(fā)點的頻率鎖相環(huán)；電源電,壓,VDDA,為,13.5,16.5V,，基準(zhǔn)電壓,VREF,為,4.3,5.4V,，,Triac,門極電流,ITRG,為

7、,90mA,；掩模可訂制在,50,或,60Hz,工,作。,?,2. MLX90805,的引腳功能與封裝形式,?,MLX90805,采用,PDIP-8,和,SOIG8,封裝，引腳端功能如表,6.5.2,所示。,?,3. MLX90805,的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理,?,MLX90805,內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖如圖,6.5.3,所示。,圖,6.5.3 MLX90805,內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖,?,芯片內(nèi)部包含有：,?,（,1,）穩(wěn)壓器,?,芯片電源以交流線電壓經(jīng)半波整流器獲得，,VDDA,引腳端的電壓限制,在,15.5V,以內(nèi)，芯片內(nèi)部的數(shù)字電路部分和一些外圍電路電源電壓由,片內(nèi)穩(wěn)壓器提供，電壓為,5V,。,?,（,2

8、,）模擬電源導(dǎo)通復(fù)位,?,模擬電源導(dǎo)通復(fù)位電路跟蹤電源電壓,VDDA,，只有當(dāng),VDDA13V,時才,產(chǎn)生,Triac,（雙向三端可控硅）觸發(fā)脈沖。,?,（,3,）振蕩器,?,振蕩器為芯片內(nèi)部電路提供時鐘。,?,（,4,）頻率鎖相環(huán),?,頻率鎖相環(huán)電路從電流控制的振蕩器獲得一個以電網(wǎng)頻率作為參考的,時鐘頻率，利用逐次近似計算法減少振蕩器調(diào)整時間。,?,（,5,）基準(zhǔn)電壓,?,基準(zhǔn)電壓來自外接的電位器，用來設(shè)定不同的速度。,?,（,6,）,ADC,?,來自電位器的模擬信號用來設(shè)定速度，利用一個,4bit,的,ADC,轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。,?,（,7,）,ROM,?,來自,ADC,的數(shù)字作為,ROM,

9、的表地址，,ROM,表中存儲有不,同的導(dǎo)通角，總共有,16,個不同的導(dǎo)通角可選擇。,?,（,8,）過零點檢測,?,過零點檢測電路檢出電網(wǎng)線電壓過零點，精確的檢測可獲,得好的同步，使驅(qū)動,Triac,的導(dǎo)通脈沖能夠在正確的時刻產(chǎn),生。,?,（,9,）控制邏輯,?,控制邏輯電路完成所有的控制功能，如實時同步、平滑軟,起動、,Triac,觸發(fā)等，使電動機運轉(zhuǎn)在設(shè)定的速度上。,?,（,10,）,Triac,驅(qū)動器,?,Triac,驅(qū)動器輸出通過一個外接電阻,RT,（,150,）驅(qū)動,Triac,，它確定,Triac,的門極電流和控制,Triac,作為開關(guān)工作。,?,（,11,）自動再觸發(fā),?,自動再觸

10、發(fā)電路跟蹤,Triac,在每個觸發(fā)脈沖后是否開通，如果一個觸發(fā),脈沖之后,Triac,是關(guān)斷的，在,20s,后，會再產(chǎn)生一個新的觸發(fā)脈沖。,?,（,12,）過熱保護(hù),?,芯片能夠提供一個外部保護(hù)電路，典型的是利用一個,NTC,電阻作為基,準(zhǔn)電阻，用來跟蹤環(huán)境溫度。如果在,THP,引腳端的電壓等于,Vref/2,，,保護(hù)功能有效，芯片即設(shè)定的觸發(fā)角是在,ROM,地址,1,存儲的數(shù)值。連,接一個電阻到,FB,引腳端，可以使檢測滯后。,?,（,13,）選項,?,選項電路定義芯片的不同操作模式。,?,4. MLX90805,的應(yīng)用電路,?,（,1,）只有軟起動功能的應(yīng)用電路,?,采用,MLX90805

11、,只有軟起動功能的應(yīng)用電路如圖,6.5.4,所示，,可實現(xiàn)電動機的平滑軟起動，當(dāng)電網(wǎng)電壓加上時，,MLX90805,將產(chǎn)生,Triac,觸發(fā)脈沖，電動機開始升速，并在,預(yù)定時間之后到達(dá)最高速度（電動機以全功率運行）。在,軟啟動后，總是選擇最高速度運行（對應(yīng)于最高的,ROM,表地址）。圖中，,SET,引腳端連接到,Vss,。,圖,6.5.4,只有軟起動功能的應(yīng)用電路,?,（,2,）具有軟起動功能與采用,2,線式設(shè)置速度的應(yīng)用電路,?,采用,MLX90805,具有軟起動功能與采用,2,線式設(shè)置速度的,應(yīng)用電路如圖,6.5.5,所示，電路具有軟起動和速度控制功能。,電位器采用,2,線形式連接到芯片，

12、用來設(shè)置不同的速度。,一個與電位器阻值相等的電阻,RP,接到,VREF,引腳端，用來,保持,ADC,輸入的比例。,ADC,的輸入信號在,0,和,VREF/2,之,間變化。對于最低速度，電位器調(diào)節(jié)到最大值；對于最高,速度，電位器調(diào)節(jié)到最小值。當(dāng)加上電網(wǎng)電壓后，電動機,啟動，在軟起動完成后，電機運轉(zhuǎn)到由電位器設(shè)定的速度。,?,對于最低速度的設(shè)定，采用,2,線式設(shè)置速度是不利的，電,位器絕對值的偏差使,SET,引腳端的輸入電壓產(chǎn)生誤差，影,響最低速度的精確度。使用,3,線式連接可以避免這一缺點。,?,R1,、,R2,和,NTC,熱敏電阻僅在過熱保護(hù)時才需要，通?？?不采用。,圖,6.5.5,具有軟起動功能與采用,2,線式設(shè)置速度的應(yīng)用電路,?,（,3,）具有軟起動功能與采用,3,線式設(shè)置速度的應(yīng)用電路,?,采用,MLX90805,具有軟起動功能與采用,3,線式設(shè)置速度的,應(yīng)用電路如圖,6.5.6,所示，電路具有軟起動和速度控制功能。,電位器采用,3,線形式連接到芯片，用