双运算放大器在电机驱动应用中的工作原理

在这篇文章中，我们将讨论可以在电机驱动系统中使用ALM2402 双运算放大器的各种应用。

一.ALM2402介绍

ALM2402-Q1 是一款具有保护功能的双路高电压、高 电流运算放大器，非常适合用于驱动低阻抗和/或高等 效串联电阻 (ESR) 的容性负载。 ALM2402-Q1 由 5.0V 至 16V 范围内的单电源或分离电源供电运行，可 提供高达 400mA 的直流输出。每个运算放大器均具有过热标志以及过热关断功能。 该器件还为每个输出级提供了独立的电源引脚，允许用 户对输出施加较低电压以限制Voh，从而限制片上功 耗。

ALM2402 提供有 12 引脚无引线 DRR 封装和 14 引脚带引线散热薄型小外形尺寸 (HTSSOP) 封装(预 览)。 这两种封装均包含导热焊盘，有助于散热。 而 且这两种封装的热阻均非常低，能够以最低的芯片温升 实现最佳电流驱动能力， 从而使客户在恶劣的温度条 件下也能够获得较高的驱动电流。 可从下图中确定器 件的最大功耗。

二.电机驱动

电机无处不在：在您的汽车中、复杂的工厂设施中、建筑物的电梯中、玩具、牙刷、修剪器等等。

电机应用范围广泛，从高功率电机(例如混合动力汽车中的电机)到小型电机(例如您孩子的玩具)。在为大电流电机驱动系统开发解决方案时存在各种挑战，其中之一就是测量电机位置。我们将简要讨论ALM2402如何有助于在解析器应用中为您的系统带来更多集成。对于小型电机，我们将介绍如何配置您的ALM2402以驱动双极或单极电机。

三.如何在电机驱动应用中驱动励磁线圈

首先，什么是励磁线圈，用在什么地方?旋转变压器用于确定旋转的角度或度数。要测量电机转子的移动量和速度，您可以激励励磁线圈并测量其他两个线圈之间的相移。由于两个线圈的相位相差 90 度，因此我们将 Vexc 调制为正弦和余弦的结果，具体取决于轴的旋转。

下面的图 1 显示了励磁线圈上的典型波形以及旋转变压器中其他线圈的后续正弦波和余弦波。分析这些波形基本上可以告诉您转子位置。等式 1 到 3 支配这个概念：

Vexc=Vsinωt (1)
Vsin (θ) = Vtsinωt × sin (θ) (2)
Vcos(θ) = Vtsinωt × cos(θ) (3)
(Vt = 变比)

图 1：旋转变压器线圈结构


图 2：旋转变压器线圈的波形

为旋转变压器数字转换器驱动励磁线圈可能很棘手。请记住，您必须通过线圈吸收和提供电流，这与串联的电感器和电阻模拟为阻抗。根据激励信号的频率，线圈中的峰值电流会发生变化。放大器应该能够通过线圈提供足够的电流而不会产生任何失真。图 2 显示了旋变数字转换器的典型应用。

ALM2402 -Q1具有独特的优势，它允许系统在励磁线圈对地或电池短路时提供过流保护，同时向感应负载提供 400mA 的电流。它还允许在过热操作的情况下进行系统反馈和关闭选项。您可以关闭系统并重新启动它以检查解析器模块是否存在故障。这提高了系统寿命和可靠性。

图 3：旋转变压器应用中的ALM2402

如何驱动小型有刷电机

作为每个通道能够提供和吸收 400mA 电流的大电流放大器，ALM2402-Q1也可以支持低电流电机驱动应用。图 3 显示了方法。二极管位于器件内部，允许电流在惯性滑行或断路操作期间流向电源或接地。

图 4：ALM2402框图和双向电机控制

表 1 说明了双向电机控制的各种操作模式和输入条件。

表 1：电机控制信号和通讯方向

开发人员还可以使用ALM2402-Q1实现单向电机控制。该方案相当简单，如图 5 所示。高信号将打开电机，低信号将其关闭。如果您需要更高的效率，您也可以将脉宽调制 (PWM) 方案用于电机控制。

图 5：单向电机控制框图

总之，励磁线圈驱动和驱动低电流电机等电机驱动器应用可以受益于ALM2402-Q1等运算放大器的额外保护。过流和热保护等独特的保护功能，同时结合汽车质量对于工业和其他应用的设计工程师来说也是一个福音。