Решения компании STMicroelectronics для управляемого электропривода

Мостовой драйвер L6203

С объектами, приводимыми в движение электрическими машинами, человек постоянно сталкивается как в сфере промышленности и транспорта, так и в быту. Устройства с электроприводом – это стиральная машина, вентилятор, кофемолка, пылесос и т.д.

Так как основным средством приведения в движение рабочих машин является электрический двигатель, то, соответственно, основным типом привода служит электрический привод или сокращенно электропривод.

Основные элементы управляемого электропривода представлены на рисунке 1.

Рис. 1. Обобщенная схема управляемого электропривода

Силовой преобразователь (драйвер)

Силовые преобразователи компании STMicroelectronics можно разбить на две основные группы. К первой относятся одинарные мосты – L6201/02/03, которые, как правило, используются для управления однофазными двигателями постоянного тока. При этом электрические параметры существенно зависят от типа используемого корпуса. В таблице 1 представлены основные параметры одинарных мостов.

Таблица 1. Одинарные мосты STMicroelectronics

Ко второй группе относятся двойные мосты – L6204/05/06/07. Их используют для управления двухфазными двигателями, например, шаговыми. В таблице 2 приведены основные параметры двойных мостов.

Таблица 2. Двойные мосты STMicroelectronics
 

В принципе силовой преобразователь – компонент, в значительной степени зависящий от типа используемого электродвигателя. В качестве примера рассмотрим управление коллекторным (щеточным) двигателем постоянного тока. Частота вращения вала такого двигателя зависит от величины напряжения, приложенного к обмоткам, а направление – от его полярности. В настоящее время редко регулируют именно величину напряжения – используют сигнал с максимальной амплитудой, но с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Скважность ШИМ-сигнала определяет частоту вращения. Обобщенная структура привода (полный мост) коллекторного двигателя постоянного тока приведена на рисунке 2.

Рис. 2. Структура привода коллекторного двигателя постоянного тока

Рис. 3. Структура полномостового драйвера L6203

Очевидно, что транзисторы по отношению к микросхеме драйвера могут быть как внешними (при работе с мощными двигателями), так и интегрированными. В качестве примера рассмотрим полномостовой драйвер L6203 компании STMicro с рабочим током до 4 А. Его структура и таблица состояний представлены на рисунке 3.

Если на вход разрешения ENABLE подан высокий уровень напряжения, а состояния входов IN1 и IN2 различны, то через двигатель протекает ток и происходит вращение вала. Если состояния на входах одинаковы, то обмотки двигателя замкнуты между собой через землю или питание (режим динамического торможения). Будем считать, что протекание тока от OUT1 к OUT2 – это прямое вращение, а наоборот – обратное.

Таким образом, если двигатель управляется от высокого уровня логического сигнала, то для его прямого включения необходимо подать ШИМ на вход IN1 и низкий уровень на вход IN2. Для обратного вращения – наоборот. Останов – два низких уровня. Если двигатель управляется от низкого логического сигнала, то для его прямого включения необходимо подать ШИМ на вход IN1 и низкий уровень на вход IN2. Останов – два высоких уровня.

Возможно также управление через вход разрешения ENABLE, но это менее эффективно, поскольку при простом выключении всех транзисторов обмотки двигателя просто «повисают в воздухе» и вал продолжает вращаться по инерции. При этом и останов, и выход двигателя на заданный режим занимают существенно большее время.