术语和定义

参考文献

对于相关的文件和软件，请访问：

https://www.dialog-seminile.com/configurable-mixed-signal.。

下载我们的免费格林帕克设计师软件[1]打开.gp文件[2]并查看所提出的电路设计。使用格林帕克开发工具[3.可以在几分钟内将设计冻结到您自己定制的集成电路中。yabo国际娱乐Dialog Semiconductor提供完整的申请资料库[4.]具有设计示例以及对话框IC中的功能和块的说明。

1. GreenPak Designer软件，软件下载和用户指南，对话框半导体yabo国际娱乐
2. AN-CM-244三相无刷直流电机控制与霍尔传感器，GreenPak设计文件，对话半导体yabo国际娱乐
3. GreenPak开发工具，GreenPak开发工具网页，对话框半导体yabo国际娱乐
4. GreenPak应用笔记，绿派克应用笔记网页，对话半导体yabo国际娱乐

作者：oleh basovych

介绍

无刷直流电动机（BLDC），也称为电子换向电动机（ECM，EC电机）或同步直流电动机，是通过逆变器或开关电源由直流电源提供动力的同步电机，其产生交流电流以驱动每个阶段通过闭环控制器的电机。控制器向电动机绕组提供控制电动机速度和扭矩的电流脉冲。

无刷电动机在刷子电机上的优点是重量比，高速和电子控制的高功率。无刷电机在电脑外围设备（磁盘驱动器，打印机）亚博国际官网平台网址，手持式电动工具和车辆中的车辆中找到应用程序的应用程序。

本应用说明介绍了如何控制三相无刷直流电动机格林帕克™。

施工和经营原则

BLDC电机的施工和操作与AC感应电动机和拉丝直流电机非常相似。与所有其他电动机一样，BLDC电机也包括转子和定子（图1）。

BLDC电动机定子由堆叠的层压钢制成，以携带绕组。定子中的绕组可以布置成两个图案 - 星形图案（Y）或δ图案（δ）。两种图案之间的主要差异在于，Y图案在低RPM下给出高扭矩，并且Δ图案在低RPM下给出低扭矩。这是因为在δ配置中，施加一半的电压横跨未驱动的绕组，从而增加损耗，又效率和扭矩。使用电气循环控制BLDC电机。一个电气循环有6个状态。霍尔传感器的电动机换向顺序显示在图2。

BLDC电机操作的潜在原理与刷式直流电动机相同。在刷式直流电动机的情况下，使用机械换向器和刷子来实现反馈。在BLDC电机中，使用多个反馈传感器实现反馈。最常用的传感器是霍尔传感器和光学编码器。

Within a 3-phase BLDC the number of teeth (poles) is a multiple of 3 and the number of magnets is a multiple of 2. Depending upon the number of magnets and teeth each motor has a different number of cogging (i.e. magnetic attractions between rotors and stators) steps per turn. To calculate the number of steps (N) we need to know how many teeth and how many magnets are used in the motor. The motor used in this application note has 12 teeth (poles) and 16 magnets.

因此，要使1次推动我们需要生成48个电气步骤。

设计

主框图和典型的应用电路显示在图3.和图4.分别。

该设计有2个输入，以控制电机速度和方向。PIN＃8控制方向;PIN＃8上的高电平表示电机旋转是顺时针方向的，低电平表示逆时针方向。引脚＃2用于通过输入频率控制速度。缺失该引脚上的频率信号将关闭驱动器，电机将停止。将频率施加到该引脚将在前500ms期间启动电机。使用输入频率允许我们非常精确地控制电机速度。要计算RPM，我们需要知道电机包含多少电气步骤：

本申请中的电机具有48个步骤，因此在5kHz的频率下，电机将以6250 RPM运行。

该设计可分为4个部分（图5.）：霍尔传感器的处理块，栅极驱动器块，PWM控制或速度控制块以及保护块。

霍尔传感器的处理块包括ACMP（ACMP0，ACMP3，ACMP4），DELIGLITCH滤波器（DLY1，DLY5，DLY6）和DFFS（DFF6，DFF7，DFF8）。该项目中使用的霍尔传感器有4个引脚;VDD，GND和2个差分输出连接到+和ACMPS的输入。设置为1.2 V的内部VREF组件用作霍尔传感器的VDD。来自ACMP的过滤信号进入DFF的D输入。输入频率为这些DFF设置并设置转速。来自这些DFF的信号转到栅极驱动器和3位LUT14，其被配置为Xnor。结果是，每次任何霍尔传感器都改变其极性时，输出在水平中交替。两个边缘检测器都会产生与输入频率的实际速度（霍尔频率），以产生PWM信号以控制旋转速度。

栅极驱动器块包括12个3位LUT，其根据霍尔传感器的反馈来换向外部晶体管。LUT（3位LUT8-3位LUT13）的6用于CW方向，另一个6（3位LUT1-3位LUT6）用于切换到CCW方向。该块还包括3个2位LUT（2位LUT4，2位LUT5和2位LUT6），以将每个阶段的PMOS晶体管的信号与PWM混合以确保转速独立于负载。

PWM控制包括PWM2组件，计数器CNT8，有限状态机FSM1,3位LUT15,2 DFF（DFF0和DFF1），上升沿检测器PDLY0和逆变器INV0。DFF0和DFF1一起作为频率比较器操作;当输入频率高于霍尔频率时，DFF0 NQ输出变低，当输入频率低于霍尔频率时，DFF1 NQ输出变低。在“+”输入上的低电平下，PWM2 OUT +输出将产生具有占空比的PWM信号，其范围为256/256至1/256。在“ - ”输入上的低电平下，PWM2 OUT +将生成PWM，其占空比从1/256到256/256。PWM频率为〜100 kHz，IC的占空比在启动时设置为0％。停止电机直到应用输入频率到PIN2。将频率施加到PIN2后，DFF0 NQ输出将较低，PWM将从0增加到99.6％。电机将继续旋转，直到霍尔传感器超过输入频率。此时，DFF0 NQ输出将高，DFF1 NQ输出将低得多。 This inversion causes the PWM duty cycle to decrease to an acceptable value at the immediate VDD and load seen at the motor. This system will constantly work to balance the PWM duty cycle. The functionality of FSM1, CNT8, 3-bit LUT15 and PWM2 are described in more detail in application note AN-1052.

保护块包括配置为XOR门的2个延迟（DLY2和DLY9），计数器CNT0和2位LUT0。该部件的设计用于保护电机和外部FET燃烧。如果电机卡住或无法启动霍尔传感器将无法提供关闭电机所需的反馈。如果在100ms DLY2输出后未收到反馈，则转换为低电平，2位LUT0关闭电机。如果发生这种情况，则CNT0和DLY9尝试每500ms启动电机8ms。该时段足以启动电机，但不足以使电动机造成损坏。

结论

本应用笔记介绍如何使用SLG46620控制三相无刷直流电动机格林帕克IC和霍尔效应传感器。SLG46620还包含可用于此项目的其他功能。例如，ADC内部格林帕克可以解释输入直流电压并从值生成PWM脉冲，而不是使用输入频率。

以前，如果设计师希望控制BLDC电机，则它们将受到电气规格的限制和专用从货架IC解决方案的特征。这种强迫设计人员选择固定功能和潜在的过度或昂贵的解决方案，通常会限制其系统的IO。

对话框格林帕克通过将可配置性带回设计人员手中来扭转此设计过程。通过使用这一点格林帕克作为一种普遍适用的(尽管也是唯一可配置的)三相无刷直流电机控制方案，设计师可以选择pinout和外部fet，以解决其项目的独特电气规格。此外，甚至考虑外部fet，对话格林帕克解决方案仍然是低成本，并且在与专用IC相比时，系统设计和BOM成本非常竞争。