Интегральные схемы драйверов электродвигателей

Практически в каждом офисном и пользовательском электронном устройстве применяются электродвигатели для воздействия на механику этого устройства. Таких устройств бесчисленное множество: принтеры; факсы; ксероксы; сканеры; драйверы жестких, гибких, лазерных дисков; фото/видеокамеры; видеомагнитофоны и пр. Управление электродвигателями существенно упрощают специальные ИС - драйверы. Среди драйверов компании Rohm можно выделить две группы: общего назначения и специализированные, при разработке которых учитывались специфические требования к применению в конкретном устройстве (см. рис.1).

Рисунок 1. Классификация драйверов электродвигателей компании Rohm

1. Драйверы электродвигателей постоянного тока

Компания Rohm выпускает драйверы электродвигателей постоянного тока трех видов: для управления одним электродвигателем и двумя электродвигателями постоянного тока без стабилизации скорости, а также для управления одним электродвигателем постоянного тока с функцией стабилизацией тока (см. табл. 1.1).

Таблица 1.1. Разновидности драйверов электродвигателей постоянного тока

В таблице 1.2 приведена предварительная информация по драйверам одного реверсируемого электродвигателя. Данные драйверы управляют одним Н-мостом на биполярных транзисторах. При выборе драйвера прежде всего руководствуются напряжением питания и мощностью электродвигателя, что связано с напряжением питания выходного блока, максимальным выходным током и рассеиваемой мощностью. Кроме этого, нужно установить необходимость таких функций, как термозащита (отключение при перегреве), энергосбережение (выключение части блоков драйвера, когда двигатель отключен), установка выходного напряжения и возможность совместной работы с регулятором скорости. Режимы работы электродвигателя задаются с помощью двух логических входов (см. табл. 1.3.). Разница между режимами торможения и отключения заключается в быстродействии. В режиме торможения выводы электродвигателя соединяются с общим проводом питания, а в режиме отключения - они вообще отключаются от источника питания. Следовательно, режим торможения используется для быстрого останова, а отключения для произвольного останова электродвигателя. В таблице 1.4 приведены структурные схемы и схемы включения драйверов, которые позволяют установить дополнительные отличия между драйверами, например, простота схемы включения.

Таблица 1.2. Драйверы одного реверсируемого электродвигателя постоянного тока

Наименование	Напряжение питания, В		Рассеиваемая мощность, мВт	Макс. выходной ток, мА	Режимы выхода	Термо- защита	Функция энерго- сбережения	Уст-ка вых. напряж.	Работа с электр. регулятором	Корпус
	Блок управл.	Вых. блок
BA6208/F	4.5…15		700/450	500	1. Вперед. 2. Назад (реверс) 3. Тормо- жение. 4. Откл.	--	--	--	--	SIP9, SOP8
BA6218	4.5…15		800	700		--	--	--	+	SIP9
BA6955N	5.5…15		1150	1000		+	+	--	+	SIP8
BA6956AN	5.5…15		1150	1000		+	+	+	+	SIP9
BA6283N	5.5…15		1150	1000		+	+	--	+	SIP9
BA6285FS/FP	4.5…15		800/1500	1000		+	+	+	+	SSOP-A16 HSOP24
BA6286/N	4.5…15		2000/1050	1000		+	+	+	+	HSIP10 SIP10
BA6287F	4.5…15		650	1000		+	+	+	--	SOP8
BA6288FS	3.5…15	0…15	800	1000		+	+	+	+	SSOP-A16
BA6289F	3.5…15	0…15	650	600		+	+	+	--	SOP8
BA6417F	3.5…15	0…15	650	1000		+	+	+	--	SOP8
BA6418N	4.5…15		800	700		+	--	--	+	SIP9
BA6209/N	6…18		2200/1000	1600		--	--	+	--	HSIP10 SIP10
BA6219B/BFP-Y	8…18		2200/1450	2200		+	--	+	--	HSIP10 HSOP25
BA6229	8…23		2200	1200		--	--	+	--	HSIP10
BA6920FP-Y	6.5…34		1450	1000		+	+	+	+	HSOP25

Таблица 1.3. Режимы работы электродвигателя

* Z означает разомкнутое состояние ключевого транзистора

Таблица 1.4. Типовые схемы включения драйверов одного реверсируемого двигателя постоянного тока

Драйверы представленные в таблице 1.5 в отличие от предыдущих позволяют управлять не одним, а двумя электродвигателями, при этом используется схема на 6 транзисторах (см. табл 1.1). В остальных особенностях они схожи и при их выборе руководствуются теми же соображениями. Режимы работы электродвигателей задаются тремя входами и представлены в таблице 1.6. Структурные схемы драйверов и схемы включения приведены в таблице 1.7.

Таблица 1.5. Драйверы двух электродвигателей постоянного тока

Наименование	Напряжение питания, В		Рассеиваемая мощность, мВт	Макс. выходной ток, мА	Режим выхода	Термо- защита	Функция энерго- сбере- жения	Уст. -ка вых. напряж.	Работа с электр. регуля- тором	ШИМ	Корпус
	Блок управл.	Вых. блок
BA6238A/AN	8…18	0…18	2200/1000	1600	1.Вперед 2.Назад (реверс) 3.Торможение 4.Откл.	+	--	+	--	--	HSIP10 SIP10
BA6239A/AN	8…18		2200/1000	1200		+	--	+	--	--	HSIP10 SIP10
BA6246N	8…18		2200/1000	1000		+	--	+	--	--	HSIP10 SIP10
BA6247/N/FP-Y	8…18		2200/1000/1450	1000		+	--	+	--	--	HSIP10 SIP10 HSOP25
BA6259N	8…18		1000	1000		+	--	+	--	--	SIP10
BD6735FV	2…8		810	1000		+	+	--	--	+	SSOP-B20

Таблица 1.6. Режимы работы при управлении двумя электродвигателями постоянного тока

Таблица 1.7. Структурные схемы и схемы включения драйверов двух электродвигателей постоянного тока

Драйверы, представленные в таблице 1.8, замыкают линейку драйверов электродвигателей постоянного тока. Они позволяют управлять одним электродвигателем постоянного тока и отличаются возможностью регулировать выходное напряжение и самое важное - стабилизировать частоту вращения. Последняя функция достигнута благодаря введению обратной связи по потребляемому току.

Таблица 1.8. Драйверы реверсивных электродвигателей со стабилизацией скорости

Наименование	Напряжение питания, В		Рассеиваемая мощность, мВт	Макс. выходной ток, мА	Режим выхода	Термо- защита	Функция энерго- сбере- жения	Уст.- ка вых. напряж.	Корпус
	Блок управл.	Вых. блок
BA6950FS	3…16		800	400	1. Вперед 2. Назад (реверс) 3. Торможение. 4. Откл.	+	--	+	SSOP-A16
BA6951FS	3…16		800	800		+	--	+	SSOP-A16

Рассмотрим особенности работы драйвера BA6950FS. На рисунке 1.1 представлена структура и схема включения драйвера. Как и предыдущие драйверы BA6950FS обеспечивает четыре режима работы: вперед, назад (реверс), отключение и торможение (быстрая остановка). Для этого у него предусмотрены два входа R и F (см. табл. 1.9). Также BA6950FS позволяет регулировать частоту вращения через вход 2, содержит тепловую защиту и регулятор скорости.

Термовыключение. Схема температурного контроля срабатывает, если температура ИС превышает 175°С (типичное значение) и выключает все драйверы. Разрешение работы драйверов наступает при снижении температуры на 20 °С (гистерезис). Фактическое значение порога срабатывания может находиться в диапазоне 150°С..200°С.

Стабилизация частоты вращения. Данная функция реализована путем контроля и стабилизации потребляемого электродвигателем тока. Для этого к выв. 8 подключается токовый шунт, который преобразует потребляемый электродвигателем ток в напряжение.

Если ток через вывод 8 увеличивается при снижении частоты вращения под действием нагрузки, то усилитель тока увеличит ток через вывод 15 в соответствии с выражением:

Iвыв16 = Iвыв8 x R5/R4

В этом случае напряжение на выводе 16 также увеличится в соответствии с выражением

Vвыв16 = R3 (Iвыв16+Iвыв15 ) + R2 Iвыв16,

что в свою очередь вызовет рост напряжения на электродвигателе по выражению:

Vвыв7_9 = 4 x Vвыв16.

Таким образом, обеспечивается постоянство частоты вращения.

Таблица 1.9. Режимы работы драйвера электродвигателя BA6950FS

Рисунок 1.1. Структура и схема включения драйвера BA6950FS