MC33035在直流无刷电机控制系统中的应用

摘要：安森关公司的芯片MC33035专门应用于带霍尔位置信号的直流无刷电机驱动控制系统。它通过霍尔位置信号能够实现电子自动换向，同时可作为MPC5604P处理器和MOSFET驱动管的预驱动IC。MC33035既可以实现开环控制，也可以配合电流采集电路实现电流闭环控制，以及配合霍尔信号实现位置和速度闭环控制。本文介绍了MC33035在常用的三相直流无刷电机驱动控制系统中的典型应用，给出了驱动电路以及软件设计。
关键词：MC33035；直流无刷电机；电机控制驱动

1 MC33035功能介绍
MC33035是安森美公司推出的第二代无刷直流电机控制专用集成电路，主要组成部分包括转子位置传感器译码电路、带温度补偿的内部基准电源、频率可设定的锯齿波振荡器、误差放大器、脉宽调制(PWM)比较器、输出驱动电路、欠压封锁保护、芯片过热保护等故障输出电路和限流电路等。MC33035的典型控制功能包括PWM速度控制、使能控制(启动或停止)、正反转控制、相位选择和制动控制等。
芯片功能引脚定义如表1所列。

SA、SB、SC为霍尔信号输入端，内部上拉20 kΩ电阻，外接霍尔传感器即可。Fwd／Rew、Brake、Output Enable和60°／120°Select分别为方向、制动、使能和霍尔相位控制端口，内部上拉40 kΩ电阻，MCU控制端只要通过光耦或者三极管开漏接地即可进行控制。
如果不采用IC内置的硬件速度环，则将PIN12、13短接，通过PIN11端口输入PWM即可对电机进行调节控制。如果采用IC内置的硬件速度环则将PIN12、13通过R、C连接，通过PIN11端口输入PWM进行电机控制，HALL换向反馈信号通过PIN12端口输入。

2 基于MC33035的直流无刷电机控制驱动电路设计
在本设计中主控制器以Freescale公司的基于PowerPC构架的32位处理器MPC5604P为例，MPC5604P控制端口通过比较器和MC33035接口，设计了基于MC33035直流无刷电机控制驱动电路。
传统的直流无刷电机控制驱动电路采用MPC5604P、预驱动IC和MOSFET实现，其中包括电压泵即自举电路。本设计是基于直流无刷电机控制芯片MC33035实现的，MC33035实现预驱动和电子自动换向功能，采用MC33035实现直流无刷电机的控制驱动电路，既简化了电路设计，同时也减轻了MPC5604P的运算量。MPC5604P和MC33035之间通过光耦或者比较器实现电平转换。本设计采用LM339比较器开漏输出实现MPC5604P对MC33035的开关控制，电路设计原理包括4部分。其中基于MC33035的直流无刷电机驱动控制电路原理图如图1所示。电流采集芯片AD8210可使反馈的电流模拟信号直接输入MPC5604P的A／D引脚，其中R2为3 W／5 mΩ的电流采样电阻，R1和C1组成了MC33035的外部时钟输入电路。可以通过调节R和C的值来设定RC振荡器频率。MC33035的Reternce Output提供约6．25 V的输出电压，可以为霍尔传感器供电。SA、SB、SC为霍尔输入信号，内部已经连接20 kΩ上拉电阻，所以只需外接霍尔传感器即可。