雙運算放大器在電機(jī)驅(qū)動應(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)動系統(tǒng)中使用ALM2402 雙運算放大器的各種應(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 電流運算放大器，非常適合用于驅(qū)動低阻抗和/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行，可 提供高達(dá) 400mA 的直流輸出。每個運算放大器均具有過熱標(biāo)志以及過熱關(guān)斷功能。 該器件還為每個輸出級提供了獨立的電源引腳，允許用 戶對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 實現(xiàn)最佳電流驅(qū)動能力， 從而使客戶在惡劣的溫度條 件下也能夠獲得較高的驅(qū)動電流。 可從下圖中確定器 件的最大功耗。

二.電機(jī)驅(qū)動

電機(jī)無處不在：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)動系統(tǒng)開發(fā)解決方案時存在各種挑戰(zhàn)，其中之一就是測量電機(jī)位置。我們將簡要討論ALM2402如何有助于在解析器應(yīng)用中為您的系統(tǒng)帶來更多集成。對于小型電機(jī)，我們將介紹如何配置您的ALM2402以驅(qū)動雙極或單極電機(jī)。

三.如何在電機(jī)驅(qū)動應(yīng)用中驅(qū)動勵磁線圈

首先，什么是勵磁線圈，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)。要測量電機(jī)轉(zhuǎn)子的移動量和速度，您可以激勵勵磁線圈并測量其他兩個線圈之間的相移。由于兩個線圈的相位相差 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)動勵磁線圈可能很棘手。請記住，您必須通過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)激勵信號的頻率，線圈中的峰值電流會發(fā)生變化。放大器應(yīng)該能夠通過線圈提供足夠的電流而不會產(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具有獨特的優(yōu)勢，它允許系統(tǒng)在勵磁線圈對地或電池短路時提供過流保護(hù)，同時向感應(yīng)負(fù)載提供 400mA 的電流。它還允許在過熱操作的情況下進(jìn)行系統(tǒng)反饋和關(guān)閉選項。您可以關(guān)閉系統(tǒng)并重新啟動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)動小型有刷電機(jī)

作為每個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)控制信號和通訊方向

開發(fā)人員還可以使用ALM2402-Q1實現(xiàn)單向電機(jī)控制。該方案相當(dāng)簡單，如圖 5 所示。高信號將打開電機(jī)，低信號將其關(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：單向電機(jī)控制框圖

總之，勵磁線圈驅(qū)動和驅(qū)動低電流電機(jī)等電機(jī)驅(qū)動器應(yīng)用可以受益于ALM2402-Q1等運算放大器的額外保護(hù)。過流和熱保護(hù)等獨特的保護(hù)功能，同時結(jié)合汽車質(zhì)量對于工業(yè)和其他應(yīng)用的設(shè)計工程師來說也是一個福音。