LMD18200T
    發布者:TTWTTW  發布時間:2012-10-28 13:23:25  訪問次數:451

    LMD18200是美國國家半導體公司(NS)推出的專用于直流電動機驅動的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完整的運動控制系統。LMD18200廣泛應用于打印機、機器人和各種自動化控制領域。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 “shoot-through” 電流;
    l 具有溫度報警和過熱與短路保護功能;
    l 芯片結溫達145℃,結溫達170℃時,芯片關斷;
    l 具有良好的抗干擾性。

    2、 典型應用

    l 驅動直流電機、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

    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

    210

    H橋輸出端

     

    3

    方向輸入端

    轉向時,輸出驅動電流方向見表1。該腳控制輸出1與輸出2(腳210)之間電流的方向,從而控制馬達旋轉的方向。

    4

    剎車輸入端

    剎車時,輸出驅動電流方向見表1。通過該端將馬達繞組短路而使其剎車。剎車時,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腳的邏輯狀態決定于短路馬達所用的器件。3腳為邏輯高電平時,H橋中2個高端晶體管導通;3腳呈邏輯低電平時,H橋中2個低端晶體管導通。腳4置邏輯高電平、腳5置邏輯低電平時,H橋中所有晶體管關斷,此時,每個輸出端只有很小的偏流(1.5mA)。

    5

    PWM信號輸入端

    PWM信號與驅動電流方向的關系見表1。該端與3腳(方向輸入)如何使用,決定于PWM信號類型。

    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 µA/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,該端變為低電平;結溫達170℃時,芯片關斷。

    1 LMD18200邏輯真值表

     

    PWM

    轉向

    剎車

    實際輸出驅動電流

    電機工作狀態

    H

    H

    L

    流出1、流入2

    正轉

    H

    L

    L

    流入1、流出2

    反轉

    L

    ×

    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DMOS管,組成一個標準的H型驅動橋。通過充電泵電路為上橋臂的2個開關管提供柵極控制電壓,充電泵電路由一個300kHz左右的工作頻率?稍谝_1、11外接電容形成第二個充電泵電路,外接電容越大,向開關管柵極輸入的電容充電速度越快,電壓上升的時間越短,工作頻率可以更高。引腳2、10接直流電機電樞,正轉時電流的方向應該從引腳步到引腳10;反轉時電流的方向應該從引腳10到引腳2。電流檢測輸出引腳8可以接一個對地電阻,通過電阻來輸出過流情況。內部保護電路設置的過電流閾值為10A,當超過該值時會自動封鎖輸出,并周期性的自動恢復輸出。如果過電流持續時間較長,過熱保護將關閉整個輸出。過熱信號還可通過引腳9輸出,當結溫達到145度時引腳9有輸出信號。

    4、 典型應用

    LMD18200典型應用電路如圖3所示。

    LMD18200提供雙極性驅動方式和單極性驅動方式。雙極性驅動是指在一個PWM周期里,電動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點,但也存在著電流波動大,功率損耗較大的缺點,尤其是必須增加死區來避免開關管直通的危險,限制了開關頻率的提高,因此只用于中小功率直流電動機的控制。本文中將介紹單極性可逆驅動方式。單極性驅動方式是指在一個PWM周期內,電動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,它們組成了一個單極性驅動直流電機的閉環控制電路。在這個電路中,PWM控制信號是通過引腳5輸入的,而轉向信號則通過引腳3輸入。根據PWM控制信號的占空比來決定直流電機的轉速和轉向。采用一個增量型光電編碼器來反饋電動機的實際位置,輸出AB兩相,檢測電機轉速和位置,形成閉環位置反饋,從而達到精確控制電機。

    5、 結束語

    電動機的數字控制是電動機控制的發展趨勢,用單片機對電動機進行控制是實現電動機數字控制的最常用的手段。使用專門的電機控制芯片LMD18200可以減輕單片機負擔,工作更可靠。




                         

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