LMD18200 3A,55V H桥

元器件信息   2022-11-21 09:46   264   0  


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功能应用程序

提供高达3A的连续输出

直流和步进电机驱动

在高达55V的电源电压下运行

位置和速度伺服机构

低RDS(开)通常为每个开关0.33Ω,3A

工厂自动化机器人

TTL和CMOS兼容输入

数控机械

无“穿透”电流 计算机打印机和绘图仪

145°C时的热警告标志输出

说明

170°C时热关机(输出关闭)LMD18200是一座专为运动而设计的3A H桥

内部钳位二极管控制应用。该设备使用-结合双极和

带外部自举CMOS控制电路的内部电荷泵,DMOS电源设备开启功能相同的单片结构。驱动直流电的理想选择和步进电机;LMD18200可容纳峰值输出电流可达6安培。一种新颖的电路有助于低损耗感应输出电流已经实施。

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(1) 绝对最大额定值表示设备可能损坏的极限。直流和交流电气规范当设备运行超过其额定运行条件时适用。

(2) 如果需要军用/航空专用设备,请联系德州仪器销售办公室/经销商以获取可用性和规格。

(3) 有关电流限制的详细信息,请参阅应用程序信息。

(4) 最大功耗必须在高温下降低,并且是TJ(max)、θJA和TA的函数。最大值任何温度下的允许功耗为PD(max)=(TJ(max)–TA)/θJA,或绝对额定值中给出的数值,以两者中的值为准降低。从接头到外壳(θJC)的典型热阻为1.0°C/W,从接头到环境(θJA)的典型热阻为30°C/W。为了确保操作TJ(最大值)=125°C。

(5) 人体模型,100 pF通过1.5 kΩ电阻放电。除了保护到1000V的引导插脚(插脚1和11)紧急关闭。

电气特性(1)

除非另有规定,否则下列规范适用于VS=42V。黑体限制适用于整个操作

温度范围,-40°C≤TJ≤+125°C,所有其他限值适用于TA=TJ=25°C。

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(1) 所有限值均在25°C下进行100%生产测试。通过使用可接受的SQC(统计)进行关联,确保温度极限质量控制)方法。所有限制都用于计算AOQL(平均输出质量级别)。

(2) 输出电流为脉冲(tW<2ms,占空比<5%)。

(3) 可选择更严格的公差。联系工厂。

(4) 调节是相对于1A负载下的电流感应输出值计算的

电气特性(1)(续)

除非另有规定,否则下列规范适用于VS=42V。黑体限制适用于整个操作

温度范围,-40°C≤TJ≤+125°C,所有其他限值适用于TA=TJ=25°C。

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引脚说明

(见测试电路)

插脚1,自举1输入:用于1号半H桥的自举电容器插脚。推荐电容器(10 nF)连接在插脚1和2之间。

引脚2,输出1:半H桥1号输出。

引脚3,方向输入:见逻辑真值表。这个输入控制电流在输出1和输出2(引脚2和引脚10),因此,电机负载的旋转方向。

引脚4,制动输入:见逻辑真值表。该输入用于通过有效地短路终端。当需要制动时,该输入被带到逻辑高电平,也需要应用逻辑高到脉宽调制输入,引脚5。使电机短路的驱动器由方向上的逻辑电平决定输入(引脚3):引脚3逻辑高,两个电流源输出晶体管都打开;引脚3逻辑低,两个电流下沉输出晶体管打开。所有输出晶体管都可以通过对引脚施加逻辑高电平来关闭4和逻辑低至脉宽调制输入引脚5;在这种情况下,在每个输出引脚。

引脚5,脉冲宽度调制输入:见逻辑真值表。如何使用该输入(和方向输入,引脚3)是确定的根据脉冲宽度调制信号的格式。

引脚6,VS电源

插脚7,接地连接:该插脚是接地回路,内部连接到安装凸耳。

引脚8,电流感应输出:该引脚提供源电流感应输出信号,通常为377μA/A。

引脚9,热标志输出:该引脚提供热警告标志输出信号。插脚9在145°C(结温)时变为激活低。但是,芯片在达到170°C之前不会自动关闭接合。

引脚10,输出2:2号半H桥输出。

插脚11,自举2输入:用于2号半H桥的自举电容器插脚。推荐电容器(10 nF)连接在针脚10和11之间。

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PWM信号类型

LMD18200易于与不同形式的脉宽调制信号接口。使用两个以上的零件下面几段描述了常用的PWM形式。简单的、锁定的反相位PWM由一个单一的、可变的占空比信号组成,其中编码为方向和振幅信息(见图11)。50%占空比的脉宽调制信号表示零驱动,因为传递到负载的电压净值(一个周期内的积分)为零。对于LMD18200,脉宽调制信号驱动方向输入(引脚3),而脉宽调制输入(引脚5)与逻辑高电平连接。

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符号/幅度脉宽调制由单独的方向(符号)和幅度(幅度)信号组成(见图12)。(绝对)幅度信号是占空比调制的,没有脉冲信号(连续逻辑低电平)表示零驱动。传送到负载的电流与脉冲宽度成正比。对于LMD18200,方向输入(引脚3)由符号信号驱动,而脉宽调制输入(引脚5)由幅度驱动信号。

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信号转换要求

为了确保正确的内部逻辑性能,最好避免对齐输入信号。在转向、制动、制动和,和/或PWM输入信号。保守的方法是确保在第一次过渡和第二次过渡的开始。见图13。

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使用电流检测输出

电流检测输出(引脚8)的灵敏度为每安培输出电流377μa。为了达到最佳此信号的准确度和线性度,针脚8和接地之间的电压产生电阻值应为选择将引脚8处产生的最大电压限制在5V或更低。最大电压符合性为12V。应注意的是,电流传感器忽略了循环电流(自由轮电流)电路。因此,仅感测到上源输出中的电流。

使用热警告标志

热标记输出(引脚9)是开路集电极晶体管。这允许来自多个LMD18200的热警告标志输出,并允许用户设置输出信号摆动以符合系统要求。该输出通常驱动系统的中断输入控制器。中断服务程序将被设计成采取适当的步骤,例如减少负载电流或启动有序系统关闭。旗针上的最大电压符合性为12V。

电源旁路

在开关转换过程中,所经历的快速电流变化的水平可能会导致麻烦的电压系统杂散电感的瞬变。通常有必要绕过供电轨,尽可能靠近地连接一个高质量电容器至VS电源(针脚6)和接地(针脚7)。推荐使用1μF高频陶瓷电容器。应注意将电源引脚上的瞬态限制在设备的绝对最大额定值以下。当芯片在高于40V的电源电压下工作时,电压抑制器(transorb)如P6KE62A建议从电源接地。通常,陶瓷电容器可以在电压抑制器。注意,当驱动高负载电流时,较大的电源旁路电容(in一般情况下,每安培负载电流至少需要100μF)来吸收电感的循环电流荷载。

限流

在LMD18200的设计中加入了限流保护电路。任何力量设备重要的是要考虑可能发生的通过设备的大量浪涌电流的影响由于负载短路。保护电路监视电流的增加(阈值设置为大约10安培)并在过载的情况下尽快关闭电源设备条件。在典型的电机驱动应用中,最常见的过载故障是由电机短路引起的绕组和锁定转子。在这些条件下,电动机的电感(以及任何串联电感在VCC电源线中)用于将电流浪涌的幅度降低到LMD18200的安全水平。一次设备关闭后,控制电路将定期尝试重新打开电源设备。此功能允许在故障条件消除后立即恢复正常工作。而故障仍然存在,但设备将循环进入和退出热关机。这会产生电压瞬变VCC电源线,因此需要适当的电源旁路技术。任何电力设备最严重的情况是直接、硬接线(“螺丝刀”)从输出接地。这种情况下,通过功率装置可产生15级的电流浪涌安培,要求模具和组件在切断电源装置的保护电路。这种能量可能是破坏性的,特别是在较高的操作条件下电压(>30V),因此需要采取一些预防措施。正确的散热器设计是必不可少的,通常必须将VCC电源插脚(插脚6)与PCB上的1平方英寸铜一起散热。内电荷泵及自举电容器的应用要打开高端(源)DMOS电源设备,必须大约驱动每个设备的栅极比电源电压正8伏。为了实现这一点,使用内部电荷泵提供栅极驱动电压。如图14所示,内部电容器交替地切换到地上并充电到大约14V,然后切换到V电源,从而提供大于V电源的栅极驱动电压。这种转换动作由一个连续运行的内部300千赫振荡器控制。这个驱动电压的上升时间是通常为20μs,适用于1 kHz以下的工作频率。

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对于更高的开关频率,LMD18200提供了外部自举电容器的使用。这个自举原理实质上是第二个电荷泵,利用一个大值电容器足够的能量快速充电功率器件的寄生栅输入电容,从而导致更快的上升时间。开关动作由电源开关本身完成,如图15所示。外部10 nF从输出端连接到每个高压侧开关的引导引脚的电容器通常提供小于100 ns上升时间,允许开关频率高达500 kHz。

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内部保护二极管

当通过感性负载切换电流时,主要考虑的是开关电源的保护从发生的大电压瞬变装置。LMD18200中的四个交换机都有一个内置的保护二极管钳位瞬态电压超过正电源或接地到安全二极管压降穿过开关。

一旦瞬态减弱,这些二极管的反向恢复特性非常重要。这些二极管必须迅速导通,电源开关必须能够导通二极管的反向恢复电流。保护电源二极管的反向恢复时间当用全部6A正向电流测试时,设备通常只有70ns,反向恢复电流为1A通过二极管。对于下沉装置,恢复时间通常为100ns,4A反向电流低于同样的条件。

典型应用

定时关机控制

该电路通过向电动机施加等于零的平均电压来控制流过电动机的电流当通过电机的电流超过指令电流时,在一段固定的时间内使用端子。此动作使电机电流在外部控制的平均水平上略有变化。持续时间关断周期由LM555的电阻器和电容器组合调节。在这个电路中实现了符号/幅度操作模式(见脉冲宽度调制信号类型)。

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转矩调节

有刷直流电动机的反相位锁定控制。LMD18200的电流感应输出提供负载传感。LM3524D是一种通用的PWM控制器。电动机峰值电流与调整电压如图19所示。

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速度调节

利用从电机输出的转速表来感应电机转速,以实现锁定的反相位控制回路。这个电机转速与调速控制电压的关系如图21所示

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