運動控制專用集成電路及應用(1)
譚建成(廣州電器科學研究所)
【編者按】微電子技術發展的一個重要方向是研制專用集成電路。面向運動控制系統中的電機控制，各國都開發了大量的專用集成電路，用于各種自動化設備、科學儀器、計算機外設以及家用電器中。這些集成電路不但有數字一模擬混合集成，而且進入到與高電壓、大功率的電力電子電路混合，從而改變了集成電路微功率的概念，也給電機控制帶來極大方便；不但提高了控制性能、縮小體積，而且節省成本。本刊自本期開始選擇一些有代表性電機控制專用集成電路予以介紹，以促進微電機控制技術的發展。
【摘 要】介紹一種適用于微型直流伺服電動機控制的專用集成電路。文中對該集成電路的組成、主要額定數據、工作原理及應用作了詳細的闡述。
【敘 詞】直流伺服電動機位置宮動控制速度控制／專用集成電路 原理應用
1 mc33030微型直流伺服電動機控制器／驅動器
motorola的mc33030是一種適用于微型直流伺服電動機控制的專用集成電路。它包括了從接收反饋輸入的誤差放大器到末級h橋功率放大的一個完整的閉環控制系統，并包含過流和過壓保護在內，可用作位置伺服和速度控制。
電路方框圖見圖1。它的主要組成包括：
·誤差放大器，寬共模輸入范圍。
·窗口比較器，有一定的死區和自調中參考輸入。
·有方向記憶的驅動／制動邏輯。
·h橋功率開關，1a驅動能力。
·可設置的過流檢出器。
·可設置的過流停機時延。
·過電壓監示和停機保護。
16腳塑封雙列直插式封裝，其中4、5、12、13腳接地。圖2是印刷電路板上銅散熱器尺寸(長l)與該芯片的熱阻、允許****功耗關系圖。
1.1主要額定數據
電源電壓(vcc)：36v
輸入電壓范圍： -0.3～36v
輸入差動電壓范圍： -0.3～36v
驅動輸出電流： 1.0a
****功耗： 1 000mw
工作結溫： 150℃
結對空氣熱阻： 80℃／w
結對外殼熱阻： 15℃／w
工作環境溫度范圍： -40～+85℃
1.2工作原理和位置伺服控制
圖1給出典型位置伺服控制實例。該電路是利用輸入電壓表示被控位置的。這里一臺微型直流伺服電動機經過齒輪箱等減速機構驅動負載，同時帶動一個與被控制機構相連的電位器。從電位器取出信號經運算放大器緩沖后，將此實際位置信號輸入給窗口比較器(3腳)。
窗口比較器是由兩個帶滯后回線的比較器a和b組成。它們從2腳接受參考輸入信號，此信號通過1腳外接電位器而得到，很容易調節系統的給定位置。3腳信號經過電流源驅動的兩個電阻輸入給兩個比較器，從而產生了偏移電壓，形成一定的死區。
為了增加系統的柔性，芯片中設置有一個誤差放大器。它可對實際位置信號緩沖或放大。放大時，可使死區范圍變窄。放大器輸出能力是拉電流1.8ma，灌電流250μa。
h功率開關直接驅動電機和實現制動，****連續拉電流、灌電流和制動電流是1a。****功耗要考慮圖2的散熱能力。有更大驅動要求可參考圖6。
當電機起動或堵轉時，過流監示電路保護電機不至超出極限電流。h橋的拉電流一部分送至電流比較器反相端，而同相端則是參考電流值，它的大小由外接電阻r。決定。工作電流。當出現過流時，比較器翻轉，有電流向延遲電容器cdly充電它充電到7.5v時觸發過流閂鎖器，為高電平，使驅動／制動 |
