L88243 3 Phase Sensor-less BLDC Motor Pre-driver
一 特色 : PWM Highside Drive 開環 / 閉環伺服控制選擇 啟動力矩可調功能 緩啟動時間可調整 緩停止可調功能 啟動定位時間設定功能 正反轉功能 煞車功能 Free Stop 功能 故障警示功能 L88243 為 sensor-less 無刷馬達控制 IC 堵轉保護 過電壓 / 低電壓保護 過電流 / 限電流保護選擇 FG 轉速輸出功能 Speed VR 控制 Green Package 抗干擾 靜電 ESD 強 工作溫度範圍廣 -20~85 三 封裝型態 SA Break SB FG SC Alarm VP Normal/Servo Soft Stop BT Soft Start AT GND VDD Initial Duty set CB OC/LC Set BB Speed VR AB Position Set F/R OC/LC CT L88243 (SOP24) 二 簡介 L88243 多功能的三相 Sensor-less 有內部的 RC 時脈, 並包含低電壓保護電路 過電流保護電路及緩啟動時間可調整 等功能 L88243 馬達運作的功能, 如開關啟動 加速, 且可以有效率的控制無刷直流馬達運作 1
四 電氣特性 ( 一 ) 絕對最大額定值 VDD... 5.0V 相對於 Vss 的所有輸入和輸出... 0.3V~ V DD+0.3V 環境溫度.....-20 C~85 C 儲存溫度.....-50 C~150 C 註 : 如果器件運行條件超過上述各項最大額定值, 可能對器件造成永久性損壞 上述參數僅是運行條件的極大值, 我們不建議器件在該規範範圍外運行 如果器件長時間工作在絕對最大極限條件下, 其穩定性可能會受影響 ( 二 ) 直流特性 邏輯輸入參數 OC, F/R Initial Duty Set, VP, Speed VR, SS time,ss Stop,Alarm,FG,Posi tion set,break 符號 最小值 典型值 最大值 單位 V IH 0.7VDD VDD V VIL 0 0.3VDD V 條件 (Ta=25 ) 感測輸入參數 SA,SB,SC 符號 最小值 典型值 最大值 單位 V IH 0.7VDD VDD V V IL 0 0.3VDD V 條件 (Ta=25 ) 邏輯輸出參數 A B,B B,C B AT,BT,CT 符號 最小值 典型值 最大值 單位 條件 (Ta=25 ) I OL 15 ma VDD=5V, V OL=0.5V I OH -15 ma VDD=5V, V OH=4.5V 2
五 引腳功能表 引腳編號 引腳名稱 1,2,3 SA, A,SB, B,SC 4 VP 5 Soft Stop 6 SS time 7 GND 8 Initial Duty 9 OC/LC Set 10 Speed VR 11 Position Set 12 OC/LC 13,1,19,20 AT,BT,CT 14 F/R 15,16 16,17 17 BB,CB,AB 18 VDD 21 Normal/Servo Set 22 Alarm 23 FG 24 Brake 功能描述偵測反電動勢換相程序當輸入電壓低於 0.2*VDD 時, 即判斷為低電壓保護, 當輸入電壓高於 0.4* VDD 時, 即判斷為過電壓輸入電壓範圍為 0~5V, 對應緩停止時間為 0~50 50Sec 輸入電壓範圍為 0~5V, 對應緩啟動時間為 0.2Sec~25 25Sec 接地輸入電壓範圍為 0~5V, 對應馬達啟動力矩為 1~50% 過電流保護 / 限電流控制設定選擇輸入電壓範圍為 0.2V~5V, 產生的相對轉速範圍為 6%~100% 輸入電壓範圍為 0~5V, 對應馬達啟動定位時間為 20ms~16000ms 當接受到高電平時, 判斷為過電流或當接受到高電平時, 限制設定最高電流驅動高端開關 MOSFET 當輸入為高電平時為正轉, 而輸入為低電平時為反轉驅動低端開關 MOSFET 正電流開環 / 閉環控制設定選擇當 VP 及 OC 或轉速異常時, 則輸出高電平每換六個相位 FG 腳位送一個 Clock 訊號電子煞車 : 當輸入為高電平時允許馬達運轉, 而低電平時啟動電子煞車, 馬達立即煞車, 不讓馬達運轉 六 產品功能描速 1. 驅動訊號 (AT BT CT AB BB CB) 根據反電動勢訊號, 決定輸出驅動電路訊號, 其中 AT BT CT 為高端驅動電路訊號,AB BB CB 為低端驅動電路訊號 2. 相位偵測 (SA SB SC) 相位偵測訊號由 SA( 腳位 1) SB( 腳位 2) SC( 腳位 3) 輸入來進行訊號解碼動作 3. 反電動勢訊號解碼 由馬達三相所產生的反電動勢訊號傳回 L88243, 達到準確換相進而正常運轉, 若馬達三相線圈有任何一相損壞而導致回傳訊號錯誤, 即切斷驅動電路電壓 ( 若煞車為高電平, 則關閉高端驅動, 打開低端驅動 ; 若煞車為低電平, 則關閉所有驅動 ), 使馬達停止運轉以保護馬達 ( 二 ) 使用者控制介面 1. 調速開關 (Speed VR) 調速開關 馬達的開關控制是由 Speed VR( 腳位 10) 決定 L88243 是藉由可變電阻調整輸入電壓來控制馬達轉速快慢, 輸入電壓範圍為 0.2V~5V, 產生的相對轉速範圍為馬達最高轉速的 6%~100% 2. 正 / 反轉 (F/R) 反轉 正 / 反轉輸入 F/R( 腳位 14), 當 F/R 為高電平時為正轉, 輸入為低電平時為反轉 當 F/R 輸入狀態改變 ( 正 反, 或反 正 ), 系統將停止運轉後, 啟動的高端和低端驅動輸出將交換 (AT 至 AB,BT 至 BB,CT 至 CB), 輸入反向訊號即改變馬達的運轉方向, 如真值表所示 3
3. 過電流保護 / 限電流控制設定選擇 (OC/LC Set) 當 OC/LC Set( 腳位 9) 設定輸入高電平時, 藉由外部應用電路提供一信號輸入至 OC( 腳位 12), 一般狀態 OC 處於低電平 當電流大於設定電流值時,OC 腳位為高電平, 芯片接收到此信號即關閉所有輸出並經由 Alarm( 腳位 22) 輸出一高電平訊號, 發出故障警示, 使馬達停止運轉, 解除保護狀態方式為手動解除狀況, 必須 VR( 腳位 10) 歸零並重新啟動馬達 當電流小於設定電流值時, 馬達則正常工作 當 OC/LC Set( 腳位 9) 設定輸入低電平時, 藉由外部應用電路提供一信號輸入至 OC( 腳位 12), 一般狀態 OC 處於低電平 當電流大於設定電流值時,OC 腳位為高電平, 芯片接收到此信號即限制馬達輸出達最大設定電流值 4. 電壓偵測保護 (VP) 可藉由外部應用電路提供一電壓輸入至 VP( 腳位 4), 當輸入電壓低於 0.2VDD 時, 即判斷為低電壓保護, 當輸入電壓高於 0.4VDD 時, 即判斷為過電壓保護 晶片接收到此信號即關閉所有輸出並經由 Alarm( 腳位 22) 輸出一高電平訊號, 發出故障警示, 使馬達慣性停止運轉, 當電壓恢復正常值時, 馬達自動回復正常運作 5. 自然慣性停止 (Free Stop) Free Stop 是由 L88243 內部邏輯控制, 當 Speed VR( 腳位 10) 無啟動訊號 電壓保護或轉速異常產生時, 而馬達會依 L88243 內部邏輯控制自然慣性停止 6. 初始轉動力矩設定 (Initial Duty Set) 初始能量設定功能, 可透過外部線路 20K 可變電阻輸入 ( 腳位 8) 選擇初始能量設定, 輸入電壓範圍 0~5V, 對應啟動馬達時能量為 1%~50% 佔空比, 當設定能量愈高時, 請注意外部硬體耐電流及溫升的影響, 請挑選合適硬體 7. 緩啟動時間設定 (Soft Start time Setting) 當系統在正常的情況下, 啟動馬達, 使之緩慢加速, 以達到保護馬達延長其壽命 可透過外部線路 20K 可變電阻輸入 ( 腳位 6) 選擇緩啟動時間, 輸入電壓範圍 0~5V, 對應緩啟動時間為 0.2Sec~25Sec 8. 緩停止 (Soft stop) 可透過外部線路 20K 可變電阻輸入 ( 腳位 5) 選擇緩停止時間, 輸入電壓範圍 0~5V, 對應緩停止時間為 0Sec~50Sec, 如馬達慣性力量太大, 慣性停止時間超過緩停止設定時間, 則主控 IC 會進入自由停止模式 9. 定位時間 (Position Set) 定位設定功能, 可透過外部線路 20K 可變電阻輸入 ( 腳位 11) 選擇定位時間, 輸入電壓範圍 0~5V, 馬達定位時間約 20ms~16000ms 後進入控制 10. 開環 / 閉環控制設定選擇 (Normal/Servo Set) 當 Normal/Servo Set( 腳位 21) 設定輸入高電平時, 轉速控制方式為 Open-Loop, 當 Normal/Servo Set( 腳位 21) 設定輸入低電平時, 轉速控制方式為 Close-Loop 11. 堵轉保護當芯片得知馬達換相不正確時, 芯片即判定為堵轉狀況, 並輸出關閉馬達運轉信號, 使馬達停止運轉並經由 Alarm( 腳位 22) 輸出一高電平訊號, 發出故障警示, 解除保護狀態方式為手動解除狀況, 必須重新 Power off Power on 4
轉速輸出 (FG) 12. 轉速輸出 轉速輸出訊號 (FG)( 腳位 23),12 相 1 轉的馬達, 每 6 相 FG 送 1 個 Clock, 若 12 相 1 轉的馬達,FG 輸出訊號為 25Hz, 則實際轉速為 25 30( 馬達 360 度 12)=750RPM, 24 相 1 轉的馬達則,25 15( 馬達 360 度 24)=375 RPM 或可利用以下方式計算, 公式為 : N= 馬達極數 M= 馬達槽數例如 : 8 極 12 槽的馬達, 根據公式計算為 360/ _ 360/8-360/12 /6=4 也就是當接收到 IC FG 送出 4 個 Clock High-Low 訊號時為馬達實際旋轉一圈煞車功能 (Brake) 13. 煞車功能 煞車是由 Brake( 腳位 24) 控制, 當 BrakeIO 為低電位時, 高端驅動關閉, 低端驅動工作, 使馬達產生的反電動勢被短路, 而馬達會立即減速至停止 Brake 比其他輸入信號有無條件優先權 ; 當 BrakeIO 為高電位時, 解除煞車模式 5
( 三 ) 保護功能設定 1. 電壓保護保護設定 (Voltage Protect Setting) 請參考下列程式設定低電壓保護電壓高低, 當輸入電壓小於 0.2*VDD 時, 則判斷為低電壓, 高於 0.2*VDD 時, 則否 (VDD = 5V) 請參考下列程式設定過電壓保護電壓高低, 當輸入電壓大於 0.4*VDD 時, 則判斷為過電壓, 低於 0.4*VDD 時, 則否 (VDD = 5V) 2. 過電流保護 / 限電流值設定 (Over Current Protect / Limited Current Setting) 請參考下列程式設定過電流保護電流大小 / 限電流最大值, 當電流超過所設定電流值 A 時, 即判斷為過電流狀況或控制馬達最大輸出 (VDD = 5V) 6
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