无传感器的直流无刷电机控制器ML4425及其应用（

摘要：介绍了ML4425脉宽调制电机控制器的功能及其应用。

关键词：三相直流无刷电机；无传感器；反电势取样器；锁相环

1 引言

ML4425脉宽调制控制器具有为起动和控制△接或Y接无刷直流（BLDC）电机速度所需要的全部功能，并且不用霍尔传感器。从电机绕组传感的反电势电压信号，利用锁相环（PLL）即可确定正确的换向时序，这一获专利的传感技术可以在宽范围内使三相无刷电机换向，并且对PWM噪声和电机缓冲电路的干扰不敏感。

ML4425利用恒定的停歇时间PWM控制环路，限制电机的工作电流。其速度环是由机载放大器控制。ML4425电路能保证没有穿透电流干扰而直接驱动外部功率MOSFET。起动程序的定时由三个可供选择的定时电容器来确定。这就使大范围变化的电机和负载能够处于最佳状态。

ML4425的主要性能如下：

1）可独立工作；

2）通过IC控制电机的起动和停止；

3）机载起动时序为校准→斜升→设定速度；

4）获专利的反电势换向技术为最短的“自转”时间提供了无抖动转矩；

5）具有机载速度控制环；

6）用于换向的锁相环PLL可对PWM产生的尖峰脉冲噪声的抗干扰创造条件，其作用与噪声传感过零技术相似；

7）PWM控制可得到最高效率；

8）MOSFET直接驱动12V电机；驱动高压电机需要用IR、IXYS、Harris、PowerIntegration、Siliconix等公司生产的IC缓冲器。

2 ML4425的结构与参数

2.1 ML4425的结构

ML4425有二种封装型式，其引脚排列如图1所示。它们的内部功能方框图如图2（以28引脚为例）所示。

(a)窄形28脚

(b)方形32脚

图1 ML4425集成电路两种封装型式

图2 ML4425电机控制器内部功能框图

ML4425各引脚功能如下（以28引脚为例，脚号后括号内数字为32脚的脚号）。

脚1（30）I_SENSE：电机的电流传感输入端。当I_SENSE超过0.2×I_LIMIT时，三路输出驱动器LA、LB、LC均被关闭一个固定时间（由C_IOS电容量确定）。

脚2（31）HA：A相高边开关的有源低输出驱动器。

脚3（32）HB：B相高边开关的有源低输出驱动器。

脚4(1)HC：C相高边开关的有源低输出驱动器。

脚5（3）SPEED COMP：是速度控制环的补偿端，它由接在SPEED COMP脚与地端之间的串联的电阻器和电容器来设置。

脚6（4）C_T：一只电容器接C_T与地之间，可设定PWM振荡器频率。

脚7（5）V_REF：6.9V基准参考电压输出。

脚8（6）SPEED SET：速度控制环输入端，变化范围从0（停机）到V_REF（最大速度）。

脚9（7）LA：A相低边开关的有源高输出驱动器。

脚10（8）LB：B相低边开关的有源高输出驱动器。

脚11（9）LC：C相低边开关的有源高输出驱动器。

脚12（10）I_LIMIT：该脚电压把I_SENSE的门限电压设定在0.2×I_LIMIT，该脚空悬不接，自动选IC内部的置位门限电平。

脚13（11）VCO/TACH：该脚的TTL输出电平对应于时钟信号用在换向状态机器。当反电势传感电路跟踪转子位置时，其输出频率与电机速度成比例。

脚14（12）V_DD：12V电源电压输入端。

脚15（15）C_VCO：该脚对地接一只电容器，可设定压控振荡器（VCO）的压－频比率。

脚16（16）R_VCO：该脚对地接一只电阻器，可设置一与VCO输入电压成比例的电流。

脚17（17）C_AT：该脚对地接一只电容器，可设定控制器保持在校准状态的时间。

脚18（18）UV FAULT：当V_DD降低到UVLO欠压锁定门限电平时，该脚输出电平变为最低，表示所有的输出驱动器均已失效。

脚19（19）C_RT：该脚对地接一只电容器，可设定控制器保持在斜升状态的时间。

脚20（20）SPEED FB：反电势取样电路的输出端和VCO的输入端，一个RC网络接在SPEED FB端，可设置对锁相环路（PLL）的补偿，该PLL电路由反电势取样电路、VCO和换向状态机器构成。

脚21（21）C_RR：当控制器处于斜升状态时，在C_RR与SPEED FB两端之间接一只电容器，可设定电机的斜升速率（即加速度）。

脚22（22）FB-A：通过在该脚上的传感反电势的电阻分压器，监视A相的电机反馈电压。

脚23（23）FB-B：通过在该脚上的传感反电势的电阻分压器，监视B相的电机反馈电压。

脚24（24）FB-C：通过在该脚上的传感反电势的电阻分压器，监视C相的电机反馈电压。

脚25（25）BRAKE：一个逻辑低电平输入使电机制动，它是通过关断高边输出驱动器和接通低边输出驱动器来实现的。

脚26（26）C_IOS：该脚对地接一只电容器，可设置在I_SENSE超过它的门限电平之后，低边输出驱动器仍然保持关断的时间。

脚27（27）R_REF：该脚对地接一只137kΩ的电阻器，可设置与V_REF成比例的电流，它用于为IC内部设定所有的偏置电流（除VCO之外）。

脚28