三相無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)MS8828參數(shù)與應(yīng)用

鑫邦旺電子科技 · 發(fā)表于 2022-7-14 21:42:02

MS8828描述

MS8828 為一款三相無刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片，最高工作電壓可達(dá)35V，最大驅(qū)動(dòng)電流 1.5A。

芯片采用 PWM 脈沖驅(qū)動(dòng)的方式來減少輸出功耗，通過調(diào)節(jié)外部信號(hào)的占空比來調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速；芯片內(nèi)置鎖存型保護(hù)電路，可以在電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)但 HALL 信號(hào)輸入異常時(shí)起到保護(hù)芯片的作用。

主要特點(diǎn)

Imax=1.5A

低輸出阻抗上臂橋 0.6Ω，下臂橋 0.5Ω

使用直接 PWM 輸入進(jìn)行速度控制和同步整流

1-HALL FG 輸出

鎖存型 CSD 保護(hù)電路

正、反轉(zhuǎn)工作模式，可切換

Stop 模式下的節(jié)電功能

過溫、過流保護(hù)以及低電壓保護(hù)

5V 穩(wěn)壓輸出

Star/Stop 電路

當(dāng)電機(jī)關(guān)閉時(shí)進(jìn)入“急剎車(Short Brake)”

應(yīng)用

激光打印器

復(fù)印機(jī)

專用打印機(jī)

大型家電

監(jiān)控?cái)z像頭

封裝圖

管腳圖

管腳說明圖

內(nèi)部框圖

電氣參數(shù)

電氣特性

功能描述

驅(qū)動(dòng)模塊

芯片采用一種直接的 PWM 驅(qū)動(dòng)方式減小功耗，PWM 通過調(diào)整輸出模塊上臂管的關(guān)斷來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)功能，電機(jī)的驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度由其占空比決定。

在正常的 PWM 關(guān)斷之時(shí)，同步整流開始發(fā)揮作用，下臂管導(dǎo)通，相比 LDMOS 寄生的二極管續(xù)流大大減小了熱量的產(chǎn)生。

過流保護(hù)

過流保護(hù)電路用于限制輸出電流的最大峰值，由 VRF/Rf 決定（VRF=0.21（典型），Rf 為電流檢測(cè)電阻）。電路通過減小輸出導(dǎo)通占空比來限制輸出電流。

過流保護(hù)電路在檢測(cè) PWM 工作中在二極管中流過的反向電流時(shí)擁有一個(gè) 700ns 左右的操作延時(shí)，從而防止限流電路工作異常。如果電機(jī)繞組的內(nèi)阻或電感太小，在啟動(dòng)時(shí)（電機(jī)中沒有反向電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生），電流將會(huì)快速變化。這個(gè)工作延時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致限流在大于設(shè)定值時(shí)才發(fā)生。因此在設(shè)定限流值時(shí)有必要考慮延時(shí)引起的增加。

注意在限流電路中 PWM 頻率，是由內(nèi)置的振蕩器決定，大概 50kHZ。

速度控制方法

脈沖從 PWMIN 管腳輸入，可以通過調(diào)節(jié) PWM 波的占空比來調(diào)節(jié)電機(jī)速度

PWM 為 0 時(shí)為 ON 態(tài)，

PWM 為 1 時(shí)為 OFF 態(tài)。

如果有必要使用反向邏輯，可以加入一額外的 NPN 管。當(dāng) PWMIN 持續(xù)高電平，芯片會(huì)判定占空比為 0，會(huì)導(dǎo)致 CSD 電路計(jì)數(shù)重置并且 HB 腳的輸出為 0.

CSD 保護(hù)電路

MS8828 包含一個(gè)抑制保護(hù)電路，當(dāng)電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)但 HALL 信號(hào)長時(shí)間不變化時(shí)，電路開始工作。

當(dāng) CSD 電路工作時(shí)，所有輸出上臂管全部關(guān)斷。

時(shí)間由連接 CSD 腳的電容決定。設(shè)置時(shí)間=90×C(uF)當(dāng)一個(gè) 0.022uF 的電容接入時(shí)，保護(hù)時(shí)間約 2s。設(shè)置時(shí)間必須足夠大，以滿足電機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間。

計(jì)數(shù)被重置的條件：

SS 端為高——>保護(hù)釋放并重新計(jì)數(shù)（重置初始態(tài)）

F/R 正反轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)——>保護(hù)釋放并重新計(jì)數(shù)

0%占空比 PWM 波被檢測(cè)——>保護(hù)釋放并重新計(jì)數(shù)

低壓條件被檢測(cè)——>保護(hù)釋放并重新計(jì)數(shù)（重置初始態(tài)）

TSD 條件被檢測(cè)——>停止計(jì)數(shù)

當(dāng) CSD 腳接地，邏輯電路將進(jìn)入初始態(tài)，防止速度控制的發(fā)生。當(dāng)不需要使用 CSD 保護(hù)功能時(shí)，將一大小近 220kΩ和 4700pF 的電容并聯(lián)對(duì)地。

低壓保護(hù)

MS8828 通過結(jié)合一比較器使用帶隙電壓作基準(zhǔn)進(jìn)行比較，電路檢測(cè) 5V 的 VREG 電壓，當(dāng) S/S 為低且 VREG 電壓低于 4.15V 時(shí)，所有輸出晶體管將被關(guān)斷。

為使 VREG 電壓在 4.15V 附近不出現(xiàn)振蕩，設(shè)置有 0.3V 的遲滯。因此，當(dāng) VREG 電壓恢復(fù)到 4.45V時(shí)，低壓保護(hù)電路才會(huì)關(guān)閉，所有輸出管恢復(fù)工作。

過溫保護(hù)

當(dāng)芯片結(jié)溫超過 147°C 時(shí)，過溫保護(hù)電路被激活，關(guān)斷所有輸出管。當(dāng)溫度恢復(fù)到遲滯溫度 40°C時(shí)，所有輸出管恢復(fù)工作。

但是，由于過溫保護(hù)僅僅在芯片結(jié)溫超過設(shè)定值才會(huì)被激活，它并不能保證產(chǎn)品伴隨這個(gè)電路就能免受破壞。

HALL 輸入信號(hào)

幅度超過遲滯（最大 35mV）的 HALL 信號(hào)可以被識(shí)別，但考慮到噪聲效應(yīng)以及相位偏移，至少大于 100mV 的幅度為最佳。為了減少輸出噪聲的干擾，可以在 HALL 輸入端接一對(duì)地電容。在 CSD 保護(hù)電路中 HALL 輸入作為一個(gè)判斷信號(hào)。雖然電路能無視大量的噪聲，但關(guān)注時(shí)有必要的。HALL 信號(hào)同時(shí)為 HHH 或者 LLL 時(shí)被認(rèn)為是錯(cuò)誤態(tài)，將關(guān)閉所有輸出管。

如果使用到 HALL 芯片，在一端固定（無論正負(fù)）一個(gè)共模電平范圍(0.3V VREG-1.7V)，允許另一端的電壓范圍可以為 0 VREG。

連接 HALL 元件的方法：

1. 串聯(lián)

優(yōu)點(diǎn)：

●電流被串聯(lián)的 HALL 元件所共享，所以電流消耗相比并聯(lián)更小

●限流電阻可以舍去

●幅度隨溫度變化小

缺點(diǎn)：

●每個(gè) HALL 元件只能被分到 1V，也就存在幅度不滿足的可能

●流過 HALL 元件的電流隨溫度變化

●HALL 元件的不對(duì)稱（輸入電阻的不同）很容易影響幅度

2. 并聯(lián)

優(yōu)點(diǎn)：

●流過 HALL 元件的電流由限流電阻決定

●HALL 元件的應(yīng)用電壓可以是多樣化的，并且可以滿足足夠的幅度

缺點(diǎn)：

●由于需要為每個(gè) HALL 元件單獨(dú)提供電流，功耗較大

●需要一個(gè)限流電阻

●幅度隨溫度變化

HB 腳

HB 腳可用于在節(jié)電模式下關(guān)斷 HALL 元件電流，在以下情況 HB 腳將會(huì)被關(guān)閉。

●當(dāng) S/S 進(jìn)入 STOP 態(tài)

●PWMIN 輸入檢測(cè)到 0%占空比

節(jié)電模式

在 MS8828 處于 STOP 態(tài)時(shí)，幾乎所有電路都被關(guān)斷，以減少功耗。當(dāng)使用 HALL 偏置腳時(shí)，節(jié)電模式的電流消耗將近為 900uA。即使在節(jié)電模式，芯片仍然具有 5V 的穩(wěn)定電壓輸出。并且，在節(jié)電模式下，芯片處于 Short Brake 態(tài)（低端管短接）。

電源穩(wěn)定性

芯片產(chǎn)生大的輸出電流，并且采用一種開關(guān)驅(qū)動(dòng)的方式，電源線勢(shì)必會(huì)被輕易的干擾。為此，為保證電壓穩(wěn)定，需要在 VCC 和地之間接入一個(gè)足夠大的電容。電容地端接到 PGND（功率地）上，盡可能的靠近管腳。如果不可能在 pin 腳上接入大電容，可在管腳附近接入 0.1uF 的陶瓷電容。

如果在電源線上嵌入一個(gè)二極管以防止電源線反接，電源線更容易被干擾，就需要更大的電容。

VREG 的穩(wěn)定性

VREG 是邏輯電路的電源，為了穩(wěn)定性，需要連接 0.1uF 或更大的電容。電容接地端需要連接到芯片的邏輯地(SGND)上。

電荷泵

電源電壓通過電荷泵被逐步抬升，以提供高端管的柵電壓。電壓是通過逐步抬升被 CP1 和 CP2 之間的電容 CP，然后在 VG 和 VCC 之間的電容 CG 上逐漸累積。CP 和 CG 的大小推薦以下關(guān)系：

CG = CP =0.22uF

CP 上充放電頻率為 50KHZ，當(dāng) CP 電容很大時(shí)，VG 將會(huì)被抬升�？墒钱�(dāng)電容太大，充放電將變的沒有效率，VG 充電時(shí)間就會(huì)很長。

典型應(yīng)用圖

用 HALL IC 時(shí)

用 HALL 元件時(shí)