基于L6506線性集成電路采用斬波方法實(shí)現(xiàn)恒定電流控制-設(shè)計(jì)應(yīng)用

精品文檔-下載后可編輯基于L6506線性集成電路采用斬波方法實(shí)現(xiàn)恒定電流控制-設(shè)計(jì)應(yīng)用L6506是一款可以檢測(cè)并監(jiān)控步進(jìn)電機(jī)或其他相類似設(shè)備電流的線性集成電路?？膳c功率驅(qū)動(dòng)級(jí)芯片像L293D、L298N，L6201/02/03配套使用，針對(duì)感性負(fù)載組成恒流驅(qū)動(dòng)電路。

L6506可以針對(duì)兩相雙極或四相單極性電機(jī)配置。圖1是L6506配套L298N實(shí)現(xiàn)的雙極性電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。圖2中的電路實(shí)現(xiàn)了一個(gè)四相單極性電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。在這兩個(gè)電路中，L6506用于監(jiān)控每個(gè)電機(jī)繞組內(nèi)的電流。其工作原理是通過監(jiān)測(cè)流過檢測(cè)電阻（Rsense）上的電壓來監(jiān)測(cè)電流，利用脈寬調(diào)制控制使電流維持在某個(gè)設(shè)定的值。芯片內(nèi)部的振蕩器負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)雙路斬波器，引腳1上的阻容網(wǎng)絡(luò)就是用于設(shè)置工作頻率，其計(jì)算方法如下：

R1》10Kohm

圖1.L6506在兩相雙極步進(jìn)電機(jī)中的應(yīng)用電路圖

芯片內(nèi)部振蕩器提供脈沖信號(hào)，使兩個(gè)觸發(fā)器置位，然后觸發(fā)器產(chǎn)生輸出信號(hào)，將外部的功率驅(qū)動(dòng)器激活。一旦輸出被激活后，感性負(fù)載中的電流開始增加。當(dāng)負(fù)載繞組中的電流達(dá)到預(yù)設(shè)峰值時(shí)，檢測(cè)電阻（Rsense）上的電壓等于輸入的參考電壓（Vref），對(duì)應(yīng)的比較器將其觸發(fā)器復(fù)位，這樣就會(huì)使功率驅(qū)動(dòng)器輸出斷開，并通過一個(gè)回流通道，使電流逐漸變?nèi)?，直到下一個(gè)振蕩器脈沖出現(xiàn)。通過選擇檢測(cè)電阻（Rsense）的阻值和輸入?yún)⒖茧妷篤ref利用下面的方程式，可以設(shè)定每個(gè)繞組內(nèi)的峰值電流。其計(jì)算方法如下：

圖2.L6506在四相單極步進(jìn)電機(jī)中的應(yīng)用電路圖

振蕩器的輸出脈寬值是由振蕩器（RC）的脈寬值或施加到SYN管腳上的信號(hào)來決定的，內(nèi)部振蕩器用于為同步輸入（SYN）提供窄脈沖，在設(shè)計(jì)中應(yīng)仔細(xì)考慮這個(gè)脈寬。在某些應(yīng)用中，我們會(huì)使同步輸入的脈寬比導(dǎo)通管開通（Turnon）延遲時(shí)間略長(zhǎng)。這是因?yàn)殚_關(guān)噪聲和反向恢復(fù)電流流過檢測(cè)電阻（Rsense），使比較器檢測(cè)到高于峰值的電流值。L6506是采用這樣一種設(shè)計(jì)，內(nèi)部的觸發(fā)器是主導(dǎo)的器件，所以，每當(dāng)同步輸入是“低”狀態(tài)時(shí)，即便比較器同時(shí)施加了復(fù)位信號(hào)，觸發(fā)器的Q輸出仍是“高”態(tài)。如果同步輸入脈寬足夠大，如圖3所示，在發(fā)生開關(guān)瞬變事件時(shí)，能夠阻止觸發(fā)器置位，可使該器件忽略這個(gè)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。當(dāng)使用內(nèi)部振蕩器時(shí)，通過更改引腳1上的電容值，可以修改脈寬，提高電容值將會(huì)增大脈寬。

圖3：負(fù)載電流和同步脈寬

圖4：振蕩電路和波形

振蕩器的器件選擇是決定電路性能的關(guān)鍵，從圖4中我們不難看出，除外部電阻和電容外，還要考慮內(nèi)阻，工作頻率方程式是：

通過觀察圖4，我們可以發(fā)現(xiàn)同步脈沖的有效時(shí)間（T2）和同步信號(hào)的無效時(shí)間（T1）以及占空比的方程式：

把方程4和5代入方程6，然后求解R1的阻值，可以得出下面的外部器件的方程式：

觀看方程4，我們不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)R1在值和Ri在值時(shí)，T2的脈寬。因此，當(dāng)估算方程7時(shí)，為保證所需的脈寬，Ri的值應(yīng)為700歐姆（1KW–30%）。

當(dāng)同時(shí)帶有多個(gè)負(fù)載時(shí)使振蕩器保持同步，為避免多個(gè)器件使用的地線噪聲問題，可以把每個(gè)器件的同步（SYNC）引腳都連至主器件的振蕩輸出引腳，沒有使用的振蕩器（R/C）的阻容引腳接地，如圖5所示。

通過給同步（SYNC）引腳施加同步脈沖，可以使這些器件與外部電路同步。但輸出的開通（ON）時(shí)間仍由輸入脈沖決定，從而設(shè)定平均輸出電流。

L6506可配合一個(gè)全橋驅(qū)動(dòng)器，用于雙極性電機(jī)，如圖1所示；或者配合一個(gè)四路達(dá)林頓復(fù)合晶體管陣列，用于四相單極性電機(jī)，如圖2所示。對(duì)于每一種配置，都可以利用如圖6所示的四相輸入實(shí)現(xiàn)整步或半步控制.

單極性電機(jī)的回流通道是經(jīng)過一個(gè)二極管，而雙極性電機(jī)的回流通道是經(jīng)過一個(gè)二極管和一個(gè)下橋臂晶體驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)半步電機(jī)控制時(shí)，L6506的兩路輸出在一相的半步中都將保持低態(tài)。這是因?yàn)?，?dāng)驅(qū)動(dòng)一個(gè)雙極性電機(jī)時(shí)，電機(jī)繞組的電流衰減時(shí)間可能很長(zhǎng)。所以可以將功率級(jí)（L298N）輸出設(shè)為低，使得電流快速衰減。

因?yàn)槊總€(gè)通道的輸入?yún)⒖茧妷篤ref都是獨(dú)立的，可以獨(dú)立設(shè)置每個(gè)負(fù)載的電流，因此，該器件可用于實(shí)現(xiàn)微步驅(qū)動(dòng)或?qū)崿F(xiàn)不同的的峰值電流和保持電流驅(qū)動(dòng)，只需要通過改變Vref的值就可以實(shí)現(xiàn)。如果不想用昂貴的D/A器件來得到正弦波或可變的Vref，我們可以利用一種簡(jiǎn)單的方法來實(shí)現(xiàn)。將微控制器輸出的PWM通過一個(gè)低通濾波器從而得到變化的Vref，如圖7。假定PWM輸出從0-5V。那么輸出的電壓是

目前意法半導(dǎo)體采用新的BCD工藝，推出了POWERSPIN系列產(chǎn)品，其中L6207，L6227將斬波和功率驅(qū)動(dòng)器集成到了一起來實(shí)現(xiàn)電流控制。