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直流無刷電機(jī)和無刷直流電機(jī)信息智能網(wǎng)

無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)器THMC40/41的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、引腳功能及應(yīng)用范圍
2022-06-19

1 、THMC40/41的功能特點(diǎn) THMC40/41是一種二相直流風(fēng)扇無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；可用于需要PRM速率控制的12V散熱風(fēng)扇的控制。這種驅(qū)動(dòng)器具有以下特點(diǎn)： ●可對直流風(fēng)扇進(jìn)行速率控制而無需外部功率驅(qū)動(dòng)，并可減少元件數(shù)目、節(jié)省空間、降低成本。 ●采用獨(dú)特的調(diào)節(jié)電機(jī)繞組功率電平方法控制風(fēng)扇速率。 ●通過VPWM電壓改變運(yùn)行周期，可在11%～100%范圍內(nèi)以PWM控制方式來調(diào)節(jié)風(fēng)扇速率。 ●功耗低，睡眠模式下的典型電流值僅為300μA。 ●具有關(guān)斷和自動(dòng)重試功能，可有效保護(hù)鎖定轉(zhuǎn)子。 ●具有速率信號(hào)或鎖定轉(zhuǎn)子檢測信號(hào)輸出。 ●帶有低噪聲的霍爾傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)。 ●具有熱關(guān)斷保護(hù)功能，當(dāng)芯片結(jié)溫超過165℃時(shí)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。 2 、內(nèi)部構(gòu)成及引腳功能 2.1 內(nèi)部結(jié)構(gòu) THMC40/41驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部由23kHz PWM振蕩器、PWM產(chǎn)生器、轉(zhuǎn)速器、高端柵極驅(qū)動(dòng)器、低端柵極驅(qū)動(dòng)器、霍爾傳感比較器、啟動(dòng)和睡眠檢測電路、鎖定轉(zhuǎn)子檢測與自動(dòng)再啟動(dòng)電路、熱管理電路、高低端開關(guān)、同步開關(guān)電路以及電源電路等部分構(gòu)成，圖1所示其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。 THMC40/41兩芯片的不同之處是其腳2功能有區(qū)別。THMC40的腳2（TACH）輸出為漏極開路轉(zhuǎn)速計(jì)信號(hào)輸出。可用作風(fēng)扇實(shí)際速率的監(jiān)視和測量；THMC41的腳2（RD）輸出則為漏極開路電機(jī)轉(zhuǎn)子鎖定檢測輸出，可用作電機(jī)鎖定時(shí)的報(bào)警。但兩種驅(qū)動(dòng)器均為驅(qū)動(dòng)電機(jī)繞組設(shè)置了RDS=0.4Ω、額定電流為1A的高、低端PW同DMOS驅(qū)動(dòng)電路，并從腳5（VOUT）、腳11（PHA）和腳10（PHB）輸出，因此，無需外加功率驅(qū)動(dòng)電路。THMC40/41通過調(diào)節(jié)電機(jī)繞組的功率電平來控制風(fēng)扇速度。 2.2 引腳排列與功能 THMC40/41采用雙列14引腳封裝形式，其引腳排列如圖2所示，各引腳的功能說明如下： 腳1（Cosc）：外部振蕩電容連接端，可能性用于設(shè)計(jì)定PWM振蕩器的頻率。與腳1連接的內(nèi)部180μA電流源和電流吸收器用來給振蕩器電容充電和放電，以在腳1上產(chǎn)生從0.5～2.3V的三角波電壓信號(hào)。 腳2（TACH）：漏極開路轉(zhuǎn)速計(jì)信號(hào)輸出端（僅THMC40），可用作風(fēng)扇實(shí)際速度的監(jiān)視和測量。對于THMC41，其腳2（RD）為漏極開路電機(jī)轉(zhuǎn)子鎖定檢測輸出，可用來在電機(jī)鎖定時(shí)進(jìn)行報(bào)警。THMC40的腳2（TACH）狀態(tài)與腳13（H+）、腳12（H-）、腳11（PHA）和腳10（PHB）的輸入狀態(tài)的對應(yīng)關(guān)系如表1所列。 表1 THMC40的2腳與10～13腳的對應(yīng)關(guān)系 H+ H- PHA PHB THAC（THMC40） + - High（OFF） LOW（ON） High（OFF） - + LOW（ON） High（OFF） LOW（ON） 腳3（CP）：外部電荷儲(chǔ)存電容連接端，用于產(chǎn)生VOUT輸出高端DMOS管所需的柵極驅(qū)動(dòng)電壓。 腳4（VPWR）：驅(qū)動(dòng)器供給電壓輸入端。 腳5（VOUT）：電機(jī)繞組高端PWM驅(qū)動(dòng)輸出。 腳6（NC）和腳8（NC）為空端。 腳7（PGND）、腳（AGND）：分別是驅(qū)動(dòng)器的功率地和模塊地。 腳10（PHB）、腳11（PHA）：分別為電機(jī)B相、A相繞組低端驅(qū)動(dòng)引腳。可用來驅(qū)動(dòng)換相（可根據(jù)霍爾效應(yīng)位置傳感器監(jiān)測的轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行控制）。 腳13（H+）、腳12（H-）：分別是傳感比較器正、負(fù)輸入引腳。 3 、電氣參數(shù) THMC40/41的主要電氣功參數(shù)如下： ●最高輸入電壓VPWM：18V； ●高端PWM驅(qū)動(dòng)輸出最高電壓VOUT：18V； ●低端驅(qū)動(dòng)電壓VPHA、VPHB：40V； ●傳感比較器傳感輸入電壓VH+、VH-：7V； ●PWM占空因數(shù)控制輸入電壓VPWM：7V； ●漏極開路轉(zhuǎn)速計(jì)信號(hào)輸出電壓V7ACH（僅THMC40）：7V； ●漏極開路電機(jī)轉(zhuǎn)子鎖定檢測輸出電壓VRD（僅THMC41）：7C； ●振蕩電容電壓Vcosc：7V； ●充電泵電容電壓VCP：30V； ●高端PWM驅(qū)動(dòng)輸出電流IOUT：1.5A； ●低端PWM驅(qū)動(dòng)輸出電流IPHA、IPHB：1.5A； ●功耗PD：1022mW； ●工作溫度范圍Tc：-30～+80℃； ●存貯溫度范圍Tstg：-55～+150℃； ●最高結(jié)溫Tj：150℃。 ●焊接溫度（10s）TLEAD：300℃。 4 、應(yīng)用 THMC40/41主要用于變速直流無刷風(fēng)扇電機(jī)的驅(qū)動(dòng)。其應(yīng)用領(lǐng)域包括桌上電腦、工作站、服務(wù)器、打印機(jī)、實(shí)驗(yàn)室檢測儀器以及實(shí)驗(yàn)室電源等。 圖4是THMC40/41的應(yīng)用電路原理圖。圖中12V直流電壓經(jīng)二極管CR1加至THMC40/41的腳4（VPWR）作為其工作電壓，其工作電流約為5μA。與腳4相連的電容C4是旁路電容，C5的作用是消除電機(jī)換向時(shí)在輸入電源上出現(xiàn)的電流尖峰。C2是PWM振蕩器頻率設(shè)定電容，C3是電荷泵儲(chǔ)能電容。 將THMC40/41的腳5（VOUT）高端驅(qū)動(dòng)輸出施加于電機(jī)繞組的公共端L，即可利用芯片內(nèi)部產(chǎn)生的PWM信號(hào)可為電機(jī)提供一個(gè)可控制的功率，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。當(dāng)PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)開通期間，電機(jī)電流增加；在PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)截止期間，電機(jī)電流減小。在THMC40/41腳14（VPWM）上的速率控制輸入開路時(shí)，可由1～10MΩ電阻控制風(fēng)扇運(yùn)行。利用VPWM電壓可以決定VOUT上輸出的PWM波形占空因數(shù)，VPWM既可以是直流控制電壓輸入，亦可以是數(shù)字控制輸入。將VPWM電壓和腳1（Cosc）上產(chǎn)生的三角波電壓進(jìn)行比較，從而使芯片內(nèi)部PWM比較器的輸出占空因數(shù)與電壓VPWM成正比。當(dāng)腳14上的電壓VPW《0.7V時(shí)，THMC40/41處于睡眠狀態(tài)；當(dāng)VPWM在0.7～2.5V之間變化時(shí)，其PWM占空比也將在11%～100%范圍內(nèi)作相應(yīng)改變，從而使電扇風(fēng)速隨之變化。 責(zé)任編輯：gt

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