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TD340芯片在直流調速系統(tǒng)中的應用

時間:2023-02-20 23:20:21 電子通信論文 我要投稿
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TD340芯片在直流調速系統(tǒng)中的應用

摘要:TD340驅動器芯片是ST微電子公司推出的一種用于直流電機的控制器件,可用于驅動N溝道MOSFET管。文中介紹了TD340芯片的工作原理,給出了TD340芯片在直流電機調速系統(tǒng)中的應用電路。

    關鍵詞:TD340;直流電機調速;PWM

直流電機調速系統(tǒng)在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)得到廣泛應用。直流電動機具有良好的起、制動性能和調速性能,易于在大范圍內(nèi)平滑調速,且調速后的效率很高,因此,采用硬件邏輯電路實現(xiàn)的PWM控制系統(tǒng)已在實踐中廣泛應用,但是,這種方法的硬件電路比較復雜,一般也無計算機接口。而本文介紹的以TD340驅動器芯片為核心的直流電機PWM調速控制系統(tǒng)則可以大大簡化硬件電路。該系統(tǒng)不僅可以模擬控制,而且具有計算機接口,同時具有良好的保護功能。
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1 系統(tǒng)工作原理

直流電機脈寬調速通過改變控制電壓的脈沖寬度來改變加在直流電機上的平均電樞電壓的大小,從而改變直流電機的轉速。圖1所示為可逆的PWM變換器主電路的H型結構形式。圖中,4個MOSFET管的基極驅動電壓分為兩組,其中Q2L和Q1H為一組,當Q2L接收PWM信號導通時,Q1H常開;而Q2H和Q1L截止。這時,電機兩端得到電壓而旋轉,而且占空比越大,轉速越高。由于直流電機是一個感性負載,當MOS關斷時,電機中的電流不能立即降到零,所以必須給這個電流提供一條釋放通路,否則將產(chǎn)生高壓破壞器件。處理這種情況的通常方法是在MOSFET管旁邊并聯(lián)一個二極管,使電流流過二極管,最后通過歐姆耗散的方式在二極管中消失。對于大電流,耗散是重要的排放方法。這里必須使用高速二極管。電機反轉時道理相同。

2。裕模常矗暗囊_功能和控制特性

TD340采用雙列貼片式封裝的引腳分布如圖2所示,各引腳的功能如下:

L1、L2:低邊門極驅動;

H1、H2;高邊門極驅動;

STBY:待機模式;

WD:看門狗信號輸入;

CWD:設置看門狗電容端;

VOUT:用于微處理器的5V電壓;

    CF:設置PWM頻率的外部電容接入端;

IN1;模擬或數(shù)字信號輸入端;

IN2:電機旋轉方向控制端;

VBATT、GND:電源正端和地端。

TD340芯片是N溝道功率MOS管驅動器,適合于直流電機控制。圖3所示是用TD340進行模擬輸入的控制電路。圖4給出了TD340的輸入電壓與輸出PWM間的特性曲線(接地電容用于設定PWM頻率)。該器件內(nèi)集成有可驅動N溝道高邊功率MOS管的電荷泵和內(nèi)部PWM發(fā)生器,可進行速度和方向控制而且功耗很低,同時具有過壓(>20V)、欠壓(<6.2V)保護功能,以及反向電源有源保護功能。TD340內(nèi)含可調的頻率開關(0~25kHz)及待機模式,且集成有看門狗和復位電路。除此之外,TD340芯片還具有H橋直流電機部分和微控制器之間的必要接口。直流電機的速度和方向可由外界輸入給TD340的信號來控制。其中速度由PWM來控制,當然?也可以接受外部的PWM信號。當TD340的CF端通過電容接地時,0~5V的模擬輸入即可產(chǎn)生PWM輸出。實際上,當CF端直接接地時,輸入TD340的數(shù)字信號就可直接產(chǎn)生PWM信號。

3 在開環(huán)直流調速系統(tǒng)中的應用

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本文所設計的直流電機調速系統(tǒng)框圖如圖5所示。該系統(tǒng)由信號輸入電路、TD340和H橋電路組成。其中信號輸入電路由可調電阻和單刀雙擲開關組成,TD340用于構成PWM發(fā)生器,功率放大電路是由4個MOSFET管組成的H橋電路。

圖6為本系統(tǒng)中直流電機PWM調速系統(tǒng)的電路原理圖,圖中的MOSFET管采用STP30NE03L。STP30NE03L的優(yōu)點是開關速度快,通路電阻低和電壓門信號低,適合于大電流和低電壓運行。當加上一個足夠的門信號電壓時,功率MOSFET的通路電阻小于常規(guī)二極管?而在沒有門信號電壓的情況下,它具有常規(guī)二極管的反向特性。開關K用于控制直流電機M的正反轉。開關向上時,電機正轉;開關向下時,電機反轉?烧{電阻R1用于調節(jié)TD340的模擬電壓輸入值,進而輸出可調PWM信號,同時給MOSFET的門極施加開關驅動信號并通過調節(jié)占空比的大小來調節(jié)直流電機M的轉速。電阻R1~R4用于控制MOS門的升降時間,也有利于避免門電壓的振蕩,門電壓的振蕩通常是與門電容處的連接線的平行電感所引起的。R1~R4的值通常為10~100Ω。電容C6用于存儲能量并對通過電橋的電壓進行濾波。在電壓上升和下降期間,為了保證系統(tǒng)的可靠性,可在兩個低端MOS管的門極各接一個下拉電阻以確保電橋保持關斷,但高端MOS管不能接下拉電阻,因為電荷泵不能為其提供必要的電流。

圖6

4 結論

本文介紹的由TD340和H橋構成的直流電機調速系統(tǒng)具有元件需求少、所占空間小,裝配成本低等優(yōu)點。實踐證明,此電路可靠性高、控制方便,具有較高的實用價值。



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