最近有一些应用将有刷直流电机逐渐替换无刷电机,虽然无刷电机相对于有刷电机有体积小、重量轻、转速高、效率高、寿命长等优点,但是无刷电机的驱动比有刷电机要复杂。近年来,工采网代理的国产品牌Ruimeng TECHNOLOGY陆续推出一些高性能的无刷电机驱动芯片,无刷直流马达驱动芯片 - MS8828就是为三相无刷电机驱动设计的专用芯片,下面将介绍MS8828无刷电机马达驱动芯片及其使用方法。
MS8828是一款有感方波三相无刷电机驱动芯片,最高工作电压可达35V,最大驱动峰值电流可达1．5A。MS8828可实现无刷电机的制动、换向、调速等功能,它还有过温、过流、欠压、堵转保护功能。它还有一个5V稳压输出,可以用于给霍尔供电。
图1是MS8828无刷电机驱动的内部框图及典型外围电路,它是纯硬件设计,外围电路连接正确、电机线和霍尔线序正确后,只需给芯片VCC电源供电即可驱动一个三相无刷电机转动。
MS8828无刷电机驱动芯片的使用
1、转速的调整
电机的转速可以通过调整外部输入PWM脉冲的占空比大小来调整。PWM信号的频率建议要大于20kHz,因为如果PWM信号太低会落在人耳可听声音频率范围,电机转动的噪声会稍大。PWM脉冲可以由MCU提供,也可以由NE555产生,VREG是MS8828的5V稳压输出,RP1是50kΩ的可调电阻,这个电路可产生占空比调整范围为5%到95%,频率为28kHz左右的PWM信号。
2、FG的使用
MS8828的FG是反映霍尔变化快慢的输出信号,真值表如下表所示,可通过检测FG信号的频率来监测出电机转速的变化快慢,通过FG频率可以计算出电机实际转动转速,计算公式为:
公式中的Poles为电机的极数。MS8828的PWM占空比大小与实际电机的转速可能不是非常标准的线性关系,所以可通过检测FG信号频率计算出实际电机转速,进而调整PWM占空比来修正实际转速,这样做闭环转速控制。注意FG脚为开漏输出结构,需要接上拉电阻才有信号输出。
3、VREG与HB的使用
MS8828支持霍尔安装120°的无刷电机,不支持60°的电机,霍尔的供电可以由MS8828的5V稳压输出供电,5V稳压输出到霍尔电源脚之间可以串一颗限流电阻,然后通过一个三极管作为开关连接,三极管的基极接MS8828的HB,HB一般情况都会输出3．6V的直流电平,只有两种情况下会输出0V,一是S/S为H,进入STEP态,二是检测到PWMIN置H延时3ms之后。所以HB通过这样方式连接芯片在以上两个状态时会切断霍尔的供电以达到省电的目的。
4、堵转保护功能的使用
MS8828的堵转保护功能是通过CSD保护电路实现的,当电机处于运行状态但霍尔信号在一定时间内没有变化时,CSD电路将起作用。堵转保护的设置时间由连接CSD脚的对地电容决定,设置时间(s)=90*C(uF),当一个0．022uF的电容接入时保护时间约2s。设置时间必须足够大以满足电机的启动时间。进入堵转保护后由以下条件可退出堵转保护状态:
· S/S脚置H,处于STOP状态时
· F/R脚进行切换状态时
· 在PWMIN脚输入上检测到0%占空比时
· 检测到低压状态时
如果不需要堵转保护功能,只需将CSD电容并联上一颗220kΩ对地电阻即可。
5、避免高速时急停和换向
在实际使用时尽量避免在电机全速或者接近全速转动时直接刹车或换向。因为如果在电机高速转动时,电流较大的情况下直接刹车或换向瞬间会产生极大的电流和反向电势,如果这瞬间电流和反向电势超过芯片承受极限就会导致驱动芯片损坏,所以建议客户让电机刹车或换向时必须减速后再进行。
6、可增加的保护电路
MS8828在设计初时,已经考虑上述可能性并不计成本提高芯片内部单管耐压,但鉴于实际使用时针对不同电机以及恶劣环境和违规操作,建议增加保护电路,VCC1和VCC2分别是芯片的两个电源脚(PIN11和PIN12)。电路原理是将MS8828的电源分为逻辑控制电源和H桥驱动电源,H桥驱动产生过高的电压和电流通过该电路后不会影响到MS8828的逻辑控制电源。
7、接口的连接
MS8828实际使用时通常会将电源、地、逻辑控制脚(PWMIN、S/S、FR)、霍尔反馈输出FG连线到一个接口上,通过这个接口再连接到外部的控制,建议使用时逻辑控制脚和霍尔反馈输出FG接口到芯片的管脚之间串一个1kΩ左右的电阻,以防止芯片的这些数字脚有过流,过压等异常情况时易使芯片损坏。
8、PCB的注意事项
MS8828是电机驱动芯片,在驱动电机时一定会通过H桥的MOS开关的切换而产生较大的热量,所以如果有条件,PCB板上要做好散热处理。由于要通过较大的电流,PCB布线时要注意电源线VCC和输出OUT的线尽量粗一些。
