基于SA60芯片和LMD18245芯片的驅(qū)動直流電機(jī)應(yīng)用電路設(shè)計

SA60和LMD18245分別是美國Apex公司和NS公司推出的面向中小型直流電機(jī)的全橋功率輸出電路。它們既具有在外接少量元件的情況下實現(xiàn)電機(jī)的功率驅(qū)動、控制以及提供保護(hù)等功能的共性，又具有各自特色。下面就其引腳、功能特點及其典型應(yīng)用作一個介紹。

兩芯片的主要性能參數(shù)及其特點

SA60的性能參數(shù)及應(yīng)用范圍

SA60的是一個PWM型功率輸出芯片， 電路提供給電機(jī)的電源電壓最大可達(dá)到80V ， 能連續(xù)向負(fù)載提供10A 的電流。最大模擬輸入電壓5V ， PWM載波頻率可以到250kHz ， 而效率可以高達(dá)97 %， 該芯片還可以外接一個可兼容的TTL 型的PWM 的信號來同步四象限模式的幅值和方向。SA60 主要應(yīng)用在驅(qū)動中小型直流電機(jī)，D 類功率放大，軸承激勵等場合。

LMD18245的性能參數(shù)及應(yīng)用范圍

LMD18245 芯片可為電機(jī)提供最大55V 的電源電壓，邏輯電路電壓12V ，最大持續(xù)電流輸出3A ，峰值電流可達(dá)6A ，最小輸入脈沖寬度2μS ，電流傳感器最大線性誤差±9 %。與SA60 一樣， 該功率輸出級具有很高的效率。由于在芯片中集成了四位D/ A轉(zhuǎn)換器和電機(jī)電流傳感器、固定切斷時間的斬波放大器等電路， 所以LMD18254 很容易完成對電機(jī)電流的數(shù)字控制，實現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的微步驅(qū)動。因此，該芯片主要用于小型直流電機(jī)特別是步進(jìn)電機(jī)的控制和驅(qū)動上。

引腳及其功能

外形

SA60和LMD18245 的外形封裝如圖1。

內(nèi)部電路框及各引腳功能

SA60 各引腳功能

SA60 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框如圖2 所示。電路共有12個引腳，其中10、7 兩腳分別是H 橋和PWM 及橋的驅(qū)動級電源端; 9、11 為功率信號輸出端， 其輸出波形與輸入信號的關(guān)系是：9 腳輸出PWM 信號的占空比隨輸入信號電壓的增加而增大，11 腳卻反之; 1、6腳為接地端， 前者是模擬接地端， 后者是功率接地端;8、12 端可以直接接功率地， 也可以通過一個電阻接地，作為限流感用，該端的電壓最大值為±2V ;2、4 兩端分別是模擬和數(shù)字控制信號的輸入端。

LMD18245 各引腳功能

LMD18245 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖3 所示。9 腳是電源端; 1、15 腳功率橋的輸出端; 12、5 腳分別是信號地和功率電路接地端; 4、6、7、8 是D/ A 轉(zhuǎn)換器的二進(jìn)制數(shù)據(jù)輸入端， 其中4 腳為二進(jìn)制數(shù)的最高位;10腳是緊急停止控制端，高電平有效; 11 腳為方向邏輯輸入端;3 腳上聯(lián)接一個并聯(lián)的RC 網(wǎng)絡(luò)，可將單穩(wěn)脈沖寬度設(shè)置為： 1. 1 RC 秒。此外， 該芯片還提供了電流傳感器放大輸出端（13 腳） ，比較信號輸出端（2 腳） ，和數(shù)模轉(zhuǎn)換參考電壓輸入端（14 腳） 。

芯片的應(yīng)用實例

雖然這兩個芯片都是開關(guān)式全橋功率驅(qū)動電路，由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同，工作方式也不盡相同，所以在作為電機(jī)控制電路時，電路的工作方式也各有特點。圖4 是SA60 驅(qū)動直流電動機(jī)時的典型接線圖，在該圖中芯片被聯(lián)接成模擬輸入方式， 在數(shù)字輸入端（2 腳） 與模擬地之間聯(lián)接一個電容器CT ，改變它的大小，可以調(diào)整PWM 載波的頻率在22～250kHz之間變化的。

雖說LDM18245 的持續(xù)電流輸出的指標(biāo)還不足SA60 的三分之一，但在控制方式上有它靈活方便的一面，采用不同的聯(lián)接方式可以實現(xiàn)電機(jī)的不同的控制方式，獲得不同的控制性能，圖5 是用雙極性輸出方式驅(qū)動直流電機(jī)的實例。其中固定斬波時間為1. 1 RC;電流傳感電阻RW 參考公式：

計算，其中UREF是D/ A 轉(zhuǎn)換電路的參考電壓，D為D/ A 轉(zhuǎn)換電路的輸入電壓值， IS 為電機(jī)電流的最大設(shè)定值。與SA60 不同，在LMD18245 芯片中沒有PWM 電路，想通過PWM 的占空比來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，需要外接控制器，聯(lián)接方法如圖中所示。

應(yīng)用時的注意事項

在實際使用這兩種芯片時必須注意如下幾個事項。一是在電源端和功率地端必須接旁路電容，否則由于電機(jī)電流跳變或換向引起的尖峰電壓和浪涌電流會使芯片損壞。具體的做法是在芯片的電源端并聯(lián)一個1μF 的高頻陶瓷電容和一個100μF 的鋁電解電容，并注意聯(lián)接線要盡量的短。二是在布線時注意將模擬地和功率地嚴(yán)格分開，注意控制信號輸入線和功率信號輸出線保持距離，以免反饋、干擾。

小結(jié)

這兩款功率輸出芯片都具有輸出電流大、工作效率高、電路設(shè)計簡便、體積小巧、性能穩(wěn)定等特點。所以它們的應(yīng)用范圍遠(yuǎn)不止上述所談到的幾種， 就SA60 以及它的同系列產(chǎn)品SA50 、51 芯片來說，作為D 類音頻功率輸出電路已有應(yīng)用，這類功率輸出裝置功率之高是傳統(tǒng)模擬音頻功率輸出級所望塵莫及。
來源；電子工程網(wǎng)