高性能直流無刷電機控制芯片ＬＢ１６９０

近年來，直流無刷電機以其效率高、噪音小、啟動力矩大、免維護（相對于有刷電機），在微特電機領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。眾所周知，電動自行車電機大致有兩種：一種是有刷齒輪減速型，一種是典型的稀土高性能直流無刷電機，后者以低噪音、高性能逐步占據(jù)了主導(dǎo)地位。
下面介紹日本三洋公司三相無刷直流電機驅(qū)動芯片ＬＢ１６９０，該芯片用于“換新風”、“清新空調(diào)”直流無刷換氣風機的驅(qū)動控制。它具有如下功能：耐壓４５Ｖ，２．５Ａ電流輸出；過電流限制；熱關(guān)斷電路；ＨＡＬＬ磁滯放大器；ＦＧ輸出。其允許工作電壓范圍見表１，引腳功能見表２。其ＦＧ輸出波形見圖１。
１． 位置檢測電路（霍爾元件輸入電路）
位置檢測電路是３０ｍＶ型磁滯微分放大器。直流工作電平，通常情況下輸入電壓應(yīng)在１．５Ｖ到Ｖｃｃ～１．８Ｖ以內(nèi)，推薦輸入電平至少３倍的磁滯水平（１２０到１６０ｍＶｐ－ｐ）。
２． 限流電路
限流通過改變灌側(cè)晶體管飽和與不飽和來實現(xiàn)。在限流器工作時，特別注意不要超過輸出電流（２．５Ａ）。給Ｖｉｎ設(shè)置限流器（推薦限流值不超過值的６０％～７０％，且須設(shè)一較短的延遲時間）。
３． 保護電路
１）低電壓保護電路
如果Ｖｃｃ電壓跌落到標準電壓以下，灌側(cè)輸出將被關(guān)斷，該電路能阻止故障。
２）過熱關(guān)斷電路
如果結(jié)溫超過標準溫度，灌側(cè)輸出將被關(guān)斷。
４． Ｖｍ最小電壓
Ｖｍ供電電壓須高于Ｖｃｃ。
５． ＦＧ輸出電路
該電路結(jié)合ＩＮ１、ＩＮ２、ＩＮ３位置檢測信號，形成波形，輸出結(jié)果。輸出頻率正比于旋轉(zhuǎn)速度，ＦＧ１是一路位置檢測信號的一倍，ＦＧ２為３倍。
風機控制驅(qū)動電路原理見圖２。
電源Ｖｃｃ經(jīng)ＩＣ１穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓后輸出５Ｖ，一路經(jīng)電容Ｃ６濾波后送ＬＢ１６９０，作為其工作電源。一路經(jīng)電阻Ｒ４、Ｒ６分壓限流給霍爾元件供電。從電機電流相位角度考慮，霍爾元件Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３相當于直流有刷電機的電刷，起到檢測轉(zhuǎn)子位置的作用，霍爾元件檢測到的信號經(jīng)電容Ｃ７、Ｃ８、Ｃ９濾波，送到磁滯放大器，經(jīng)信號處理后送邏輯運算器，輸出六路信號，以一定的邏輯關(guān)系控制功率管Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５和Ｔ６的導(dǎo)通和關(guān)斷。Ｔ１～Ｔ６組成三相功率橋給電動機繞組供電；Ｄ１～Ｄ６為相應(yīng)的反向續(xù)流二極管；Ａ、Ｂ、Ｃ為直流無刷電機的三相繞組，在正常情況下，任一瞬間總有兩個功率管導(dǎo)通，且有六種導(dǎo)通方式不斷循環(huán)，為Ｔ１、Ｔ２→Ｔ２、Ｔ３→Ｔ３、Ｔ４→Ｔ４、Ｔ５→Ｔ５、Ｔ６→Ｔ６、Ｔ１→Ｔ１、Ｔ２……每個循環(huán)對應(yīng)電動機轉(zhuǎn)過１對極，繞組電流變化一個基本周期。六種通電方式完全對稱，所以，在穩(wěn)定運行情況下，直流無刷電機的機電能量總過程是以１／６基本周期為重復(fù)周期的。Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５為三相功率輸出的濾波電容，濾去影響電機噪音的高次諧波；Ｃ１、Ｃ２為電源Ｖｃｃ的濾波電容；Ｒｆ為限流電阻，當Ｒｆ上的壓降超過０．５Ｖ時，功率橋下側(cè)功率管便封閉輸出，從而停止給電動機三相繞組通電，起到保護功率管的作用；Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ５、Ｒ７以及三極管組成風機的運轉(zhuǎn)、停止的控制電路，當ＣＯＮ小于０．６Ｖ時，三極管截止，ＬＢ１６９０的{12}腳電位上拉至５Ｖ，風機運轉(zhuǎn)；當ＣＯＮ為３～４Ｖ時，三極管導(dǎo)通，{12}腳電位便是Ｒ７、Ｒ５的風壓電位２．５Ｖ左右，此時，風機停止運轉(zhuǎn)。
直流無刷電機的前景是寬廣的，其更高層次的提升很大程度取決于控制技術(shù)的發(fā)展，相信各大芯片制造商會不斷推出新產(chǎn)品，加速直流無刷電機領(lǐng)域的延伸。