基于LMD18200的直流电机驱动电路设计

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1、基于LMD18200的直流电机驱动电路设计基于LMD18200的直流电机驱动电路设计——2012.05.08LMD18200是美国国家半导体公司(NS)推出的专用于运动控制的H桥组件。同一芯片上集成有CMOS控制电路和DMOS功率器件,峰值输出电流高达6A,连续输出电流达3A,工作电压高达55V,还具有温度报警和过热与短路保护功能。主要应用于位置控制、速度控制、工业机器人和各种数控设备都需要直流电机和步进电机。其功能如下：★连续输出电流3A，峰值电流6A,，工作电压高达55V;★可通过输入的PWM信号实现PWM控制；★可通过输入的

2、方向控制信号实现转向控制；★可以接受TTL或CMOS以及它们兼容的输入控制信号；★可以实现直流电动机的双极型和单极型控制；★内设过热报警输出和自动关断保护电路；★内设防桥臂直通电路；★低导通电阻，典型值0.3欧LMD18200的原理图如下图所示。其内部集成了四个DMOS管，组成一个标准的H型驱动桥。通过充电泵电路为上桥臂的2个开关管提供栅极控制电压，充电泵电路由一个300kHz左右的振荡器控制，使充电泵电容可以充至14V左右，典型上升时间是20us，适于1KHz左右的频率。可在引脚1、11外接电容形成第二个充电泵电路，外接电容越大

3、，向开关管栅极输入的电容充电速度越快，电压上升的时间越短，工作频率可以更高。引脚2、10接直流电机电枢，正转时电流的方向应该从引脚2到引脚10，反转时电流的方向应该从引脚10到引脚2。电流检测输出引脚8可以接一个对地电阻，通过电阻来检测输出过流情况。内部保护电路设置的过电流阈值为10A，当超过该值时会自动封锁输出，并周期性的自动恢复输出。如果过电流持续时间较长，过热保护将关闭整个输出。过热信号还可通过引脚9输出，当结温达到145度时引脚9有输出信号。LMD18200内部原理图Makeby客家人YouDream_基于LMD18200

4、的直流电机驱动电路设计基本工作原理1、PWM信号类型LMD18200可采用两种不同类型的PWM信号。类型:PWM信号中既包含方向信息又包含幅值信息,50%占空比的PWM信号代表零电压。使用时,该信号应加于方向输入端(脚3),同时将PWM信号输入端置逻辑高电平。类型2:分别由方向信号与幅值信号组成。幅值由PWM信号的占空比决定,零脉冲时代表零电压。使用时,脚3接方向信号输入,脚5接PWM信号。2、电流取样每输出1A电流,脚8输出377nA的取样电流。接在8脚与地之间的电阻将其转化为电压信号,该电压幅值在5～8V之间时,线性度与精度最

5、佳。该端最高电压为12V。电流取样电路并不检测反馈电流,仅检测桥臂上端晶体管中的电流。3、温度报警标志该端(9脚)为OC门输出,对多芯片使用可进行线与。该端通常接到系统控制器的中断输入,以便过热时对系统采取适当措施。该端最高电压为12V。4、限流LMD18200内部含有限流保护电路。该电路检测器件中的浪涌电流,该电流接近10A时,迅速关断功率器件。器件关断后,保护电路周期性的重新试图开通功率器件。一旦外界短路故障消失,器件就能够恢复正常运行。由于短路将产生大量热量,因此,实际使用时,LM18200必须配备面积足够大的散热器,同时,

6、为了散热,芯片电源端VCC(脚6)在PCB板上需要1平方英寸的铜箔。5、充电泵电路如图3所示,开通高端的DMOS管时,每个器件的栅极电压应比电流取样电压约高8V。采用内部充电泵电路可获取该电压。利用内部300kHz的振荡器对内部自举电容充电可获得4V电压,该驱动电压的上升时间为20ns,可保证器件的开关频率达1kHz;开关频率更高时,可采用外部自举电容,并由DMOS管对该自举电容充电,H桥输出端与自举端接入10nF外部电容,可提供上升时间达100ns的驱动电压,从而保证开关频率达到500kHz。6、内部续流二极管H桥中四个DMOS

7、管都有续流(保护)二极管,高端续流二极管流过6A的反向电流时,反向恢复时间为70ns,反向恢复电流为1A。同样条件下,低端续流二极管的反向恢复时间为100ns,反向恢复电流为4A。Makeby客家人YouDream_基于LMD18200的直流电机驱动电路设计封装及管脚说明：LMD18200的T-220封装如右。各引脚功能如下：1、11脚:桥臂1、2的自举输入电容连接端,在脚1与脚2、脚10与脚11之间应接入10nF的自举电容。2、10脚:H桥输出端。3脚:方向输入端。转向时,输出驱动电流方向见表1,该脚控制输出1与输出2(脚2、1

8、0)之间电流的方向,从而控制马达旋转的方向。4脚:刹车输入端。刹车时,输出驱动电流方向见表1,通过该端将马达绕组短路而使其刹车。刹车时,将该脚置逻辑高电平,并将PWM信号输入端(脚5)置逻辑高电平,脚3的逻辑状态决定于短路马达所用器件。3脚为逻辑高