雙運(yùn)算放大器在電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中的工作原理

在這篇文章中，我們將討論可以在電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中使用ALM2402 雙運(yùn)算放大器的各種應(yīng)用。

一.ALM2402介紹

ALM2402-Q1 是一款具有保護(hù)功能的雙路高電壓、高 電流運(yùn)算放大器，非常適合用于驅(qū)動(dòng)低阻抗和/或高等 效串聯(lián)電阻 (ESR) 的容性負(fù)載。 ALM2402-Q1 由 5.0V 至 16V 范圍內(nèi)的單電源或分離電源供電運(yùn)行，可 提供高達(dá) 400mA 的直流輸出。每個(gè)運(yùn)算放大器均具有過(guò)熱標(biāo)志以及過(guò)熱關(guān)斷功能。 該器件還為每個(gè)輸出級(jí)提供了獨(dú)立的電源引腳，允許用 戶對(duì)輸出施加較低電壓以限制Voh，從而限制片上功 耗。

ALM2402 提供有 12 引腳無(wú)引線 DRR 封裝和 14 引腳帶引線散熱薄型小外形尺寸 (HTSSOP) 封裝(預(yù) 覽)。 這兩種封裝均包含導(dǎo)熱焊盤，有助于散熱。 而 且這兩種封裝的熱阻均非常低，能夠以最低的芯片溫升 實(shí)現(xiàn)最佳電流驅(qū)動(dòng)能力， 從而使客戶在惡劣的溫度條 件下也能夠獲得較高的驅(qū)動(dòng)電流。 可從下圖中確定器 件的最大功耗。

二.電機(jī)驅(qū)動(dòng)

電機(jī)無(wú)處不在：在您的汽車中、復(fù)雜的工廠設(shè)施中、建筑物的電梯中、玩具、牙刷、修剪器等等。

電機(jī)應(yīng)用范圍廣泛，從高功率電機(jī)(例如混合動(dòng)力汽車中的電機(jī))到小型電機(jī)(例如您孩子的玩具)。在為大電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)解決方案時(shí)存在各種挑戰(zhàn)，其中之一就是測(cè)量電機(jī)位置。我們將簡(jiǎn)要討論ALM2402如何有助于在解析器應(yīng)用中為您的系統(tǒng)帶來(lái)更多集成。對(duì)于小型電機(jī)，我們將介紹如何配置您的ALM2402以驅(qū)動(dòng)雙極或單極電機(jī)。

三.如何在電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中驅(qū)動(dòng)勵(lì)磁線圈

首先，什么是勵(lì)磁線圈，用在什么地方?旋轉(zhuǎn)變壓器用于確定旋轉(zhuǎn)的角度或度數(shù)。要測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)子的移動(dòng)量和速度，您可以激勵(lì)勵(lì)磁線圈并測(cè)量其他兩個(gè)線圈之間的相移。由于兩個(gè)線圈的相位相差 90 度，因此我們將 Vexc 調(diào)制為正弦和余弦的結(jié)果，具體取決于軸的旋轉(zhuǎn)。

下面的圖 1 顯示了勵(lì)磁線圈上的典型波形以及旋轉(zhuǎn)變壓器中其他線圈的后續(xù)正弦波和余弦波。分析這些波形基本上可以告訴您轉(zhuǎn)子位置。等式 1 到 3 支配這個(gè)概念：

Vexc=Vsinωt (1)

Vsin (θ) = Vtsinωt × sin (θ) (2)

Vcos(θ) = Vtsinωt × cos(θ) (3)

(Vt = 變比)

圖 1：旋轉(zhuǎn)變壓器線圈結(jié)構(gòu)

圖 2：旋轉(zhuǎn)變壓器線圈的波形

為旋轉(zhuǎn)變壓器數(shù)字轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)勵(lì)磁線圈可能很棘手。請(qǐng)記住，您必須通過(guò)線圈吸收和提供電流，這與串聯(lián)的電感器和電阻模擬為阻抗。根據(jù)激勵(lì)信號(hào)的頻率，線圈中的峰值電流會(huì)發(fā)生變化。放大器應(yīng)該能夠通過(guò)線圈提供足夠的電流而不會(huì)產(chǎn)生任何失真。圖 2 顯示了旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器的典型應(yīng)用。

ALM2402 -Q1具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，它允許系統(tǒng)在勵(lì)磁線圈對(duì)地或電池短路時(shí)提供過(guò)流保護(hù)，同時(shí)向感應(yīng)負(fù)載提供 400mA 的電流。它還允許在過(guò)熱操作的情況下進(jìn)行系統(tǒng)反饋和關(guān)閉選項(xiàng)。您可以關(guān)閉系統(tǒng)并重新啟動(dòng)它以檢查解析器模塊是否存在故障。這提高了系統(tǒng)壽命和可靠性。

圖 3：旋轉(zhuǎn)變壓器應(yīng)用中的ALM2402

如何驅(qū)動(dòng)小型有刷電機(jī)

作為每個(gè)通道能夠提供和吸收 400mA 電流的大電流放大器，ALM2402-Q1也可以支持低電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用。圖 3 顯示了方法。二極管位于器件內(nèi)部，允許電流在慣性滑行或斷路操作期間流向電源或接地。

圖 4：ALM2402框圖和雙向電機(jī)控制

表 1 說(shuō)明了雙向電機(jī)控制的各種操作模式和輸入條件。

表 1：電機(jī)控制信號(hào)和通訊方向

開(kāi)發(fā)人員還可以使用ALM2402-Q1實(shí)現(xiàn)單向電機(jī)控制。該方案相當(dāng)簡(jiǎn)單，如圖 5 所示。高信號(hào)將打開(kāi)電機(jī)，低信號(hào)將其關(guān)閉。如果您需要更高的效率，您也可以將脈寬調(diào)制 (PWM) 方案用于電機(jī)控制。

圖 5：?jiǎn)蜗螂姍C(jī)控制框圖

總之，勵(lì)磁線圈驅(qū)動(dòng)和驅(qū)動(dòng)低電流電機(jī)等電機(jī)驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用可以受益于ALM2402-Q1等運(yùn)算放大器的額外保護(hù)。過(guò)流和熱保護(hù)等獨(dú)特的保護(hù)功能，同時(shí)結(jié)合汽車質(zhì)量對(duì)于工業(yè)和其他應(yīng)用的設(shè)計(jì)工程師來(lái)說(shuō)也是一個(gè)福音。