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http://dl1.guangdongdz.com/DL/2007928/20079280315033502.pdf

http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/5760/MOTOROLA/TDA1085.html

通用电机速度节制器TDA1085C原理及应用

http://www.ieechellona.com/Upload/Tech/940.htm

郑州轻工业学院郑安平 陈新

摘要:TDA1085C是一种通用的电机调速节制芯片,可组成性能很高的速度闭环节制系统。本文简要介绍了其电气性能、事情原理和典型应用电路。

要害词:TDA1085C, 电机调速, 速度节制

1. 概说

TDA1085C是美国摩托罗拉(MOTOROLA)公司研究制造的通用调速节制芯片。该芯片通过节制双向可控硅的导通角来转变电机电压,从而调解电机速度。反馈测速装置检测出的电机速度数字旌旗灯号可用作闭环节制系统旌旗灯号。由TDA1085C构成的调速系统具有速度不变性高,结构简单,外接元件参数调解简便,成本低廉等优点,可广泛应用于需要调速的低成本节制系统中。其主要特点为:交流电源直接供电;里面含有频率电压变换器(F/V),可将电机速度的数字旌旗灯号转换成模拟电压旌旗灯号;片内速度上升率发生器,在电机全般转速范围内可设定两种速度上升率;具有软启动功效;在电源断电、波动,电机过流时,监测电路可提供各种掩护。

2. TDA1085C的主要性能

2.1 TDA1085C的引脚功效

TDA1085C接纳PDIP-16和SO-16两种封装型式,后者为表面安装型。共有16只引脚,其内部框图及引脚如图1所示,各引脚功效如下:

脚1(CSYN):电流同步输入端。

脚2(VSYN):电压同步输入端。

脚3(MCL):电机过流限制旌旗灯号输入端。

脚4(AS):电机真实速度输入端。

脚5(SS):电机速度设定输入端。

脚6(RGC):速度上升率节制端。

脚7(RGT):速度上升率定时端。

脚8(GND):电源地。

脚9(VCC):电源正端。

脚10(SRBR):内部电压并联调节器限流电阻。

脚11(F/VPC):接F/V电路泵电容。

脚12(DSS):数字速度旌旗灯号输入端。

脚13(TPO):触发脉冲输出端。

脚14(SC):接锯齿波形成电器皿。

脚15(SSC):接锯齿波电流设置电阻器。

脚16(CLS):接闭环不变网络。

2.2 TDA1085C主要参数

TDA1085C主要参数如表1所列。

3. TDA1085C事情原理及典型应用

TDA1085C由电压调节器、速度检测器、上升率发生器、节制放大器、电流限制器、监测电路和触发脉冲发生器等组成。如图1所示。5脚的速度给定电压经上升率发生器与速度检测器输出旌旗灯号比较,再经节制放大器,最终节制触发脉冲发生器,使其发出相位可调触发脉冲旌旗灯号,从而构成一速度反馈闭环节制。

3.1 芯片事情原理

a. 电压调节器

TDA1085C里面含有一并联型电压调节器,它能吸收大电流,提供杰出的稳压特性。图2所示为TDA1085C的应用电路。交流220V电压经半波整流,通过6.8kΩ和270Ω电阻限流,两个100μF的电容滤波,在9脚孕育发生VCC,VCC同时又是被检测的电源电压。当VCC达到预先规定值后,骈枝电流被R10吸收,步入10脚,以实现电压调节。

b.速度给定

TDA1085C的5脚为速度给定端。为确保零转速的可靠性,预设时,让5脚在给定0～80mV内,均认为是零转速。

c. 速度检测

若用模拟速度传感器,其输出接TDA1085C12脚和4脚,参考地为8脚。若使用数字速度传感器,其输出被送到TDA1085C的12脚。输出到12脚的频率旌旗灯号经TDA1085C内部的F/V变换电路转换为电压旌旗灯号。此电压旌旗灯号通过4脚电容光滑滤波后,反映电机的真实速度。因为4脚的电压现实上代表了真实的速度反馈所对于应的电压值。当调解4脚的外接电阻时,也就是调解全般反馈回路的增益,这就转变了电机转速与其给定电压(V5电压)的对于应关系。12脚还有监测功效,当12脚电压超过5V时,克制输出触发脉冲,芯片复位。

d. 速度上升率设定

为使电机在速度快速上升时不过载。芯片提供了上升率限制电路。芯片提供快速上升的典型持续时间为5秒。速度上升率由TDA1085C的6脚进行节制。由5脚设定速度后,速度上升率发生器对于7脚外接电容C7充电,直至V4(反映真实速度)等于V5。通过节制6脚外接电容可转变充电速度,从而节制速度上升率。

当V4

当V6≤V4≤2V6时,芯片内部对于C7充电电流减至5μA,此时为低速度上升率;当V6=0,即6脚接低电平时,在速度上升过程中只有高速度上升率。

e. 节制放大器

节制放大器将真实速度旌旗灯号V4与设定速度旌旗灯号V5差值放大。V5通过速度上升率发生器加到节制放大器的输入端。16脚为放大器输出端,直接节制触发脉冲发生器。为确保在任何事情前提下的不变性和最快的瞬态响应,16脚必须外接阻容网络,其参数据应依现实调试情况确定。

f. 触发脉冲发生器

在交流电的每半周期,触发脉冲发生器将节制放大器输出的直流电平,转换成相应比例的触发旌旗灯号。13脚为触发脉冲输出,最大输出能力为200mA。若由于干扰使双向可控硅未能触发,可再次提供触发脉冲。R15和C14决定锯齿波旌旗灯号的斜率。触发脉冲宽度和重复周期与锯齿波斜率成反比。

g. 负载电流限制电路

为包管电机和双向可控硅的安全,必须限制双向可控硅通过的电流。电机电流在分压电阻R上孕育发生交变电压,负半波传送到3脚,3脚电压被R3、R4预偏置在正极性。当电机电流增加时,3脚的负半波也增大。只要3脚相对于8脚的电压稍一变负,就有电流流入3脚。该电流被放大后,使7脚电容放电,导致触发脉冲导通角减少,使负载电流下降,直至最终平衡。

3.2 TDA1085C在洗衣机电机调速中应用

滚筒洗衣机内筒由电机经皮带轮减速后带动,内筒调速范围一般在50～1000rpm,传动比为15,电机的最大转速可达15000rpm,调速范围比较宽,而且要求无级调速和带载能力大。滚筒洗衣机电机为串激电机,其内部带有交流测速发电机,调速电路可接纳TDA1085C芯片构成闭环节制,实现了洗衣机电机的无级调速和速度的不变。TDA1085C应用于洗衣机电机节制的基本电路如图2所示。

4. 使用中的几个需要别人解答的题目

在图2所示的TDA1085C应用电路中,可能会遇到以下几种选择:

(1) R14、R9、R10等电阻在选择时应满足下面所开列前提:

TDA1085C的10脚吸收电流极限为35mA。在VCC消耗最大时(有脉冲输出),10脚电流为1mA;在VCC消耗最小时(无脉冲输出),10脚电压为3V。且在全般交流调压范围内,10脚的动态范围都不该该超出。

由于VCC电压在低于14.6V时,TDA1085C复位并克制输出。若要求在调速系统的交流供电电源波动范围较大时(如±15%)芯片也能正常事情,可考滤使用稳压直流电源直接对于VCC供电。

(2) C11应选择优质电容(如CBB类电容),此参数影响F/V变换,即影响反馈参数,也影响电机转速。

(3) 电阻R1为电压同步限流电阻,凡是取820kΩ,但为了精确地检测交流电的过零点,R1可取330kΩ。

⑷ 可控硅两端并接100nF电容与100Ω电阻串联吸收电路,以防止可控硅因dV/dt过大而损坏。

(5) 可控硅的过流限制在10A以下时,R3取值在2kΩ以内;若过流限制不消,3脚接5V电源。

(6) 在制作印制板时,转速传感器的地线必直接接在8脚上,该地线仅作为传感器的地线,不得与其它电线合用,否则可能会孕育发生很大的噪声。

⑺ 为包管电机在低速时的不变性,测速电机至少要8极,最好接纳16极测速电机。以防止测速旌旗灯号过大引起芯片复位,同时又兼顾最大的信噪比,在电机转速最大时,12脚的输入电压峰-峰值可预设为1V。

(8) 单片机与调速节制电路的接口

当使用单片机系统来节制由TDA1085C组成的调速节制电路时,由于二者供电电源不同,需要进行电平转换。目前多数单片机都具有脉宽调制(PWM)输出口,单片机的PWM输出端经光电隔离、电平转换和滤波后,可直接与TDA1085C的5脚电压给定端相连。要调解给定速度,只需转变PWM的占空比即可。现实接口电路如图3所示。

5. 结束语

由TDA1085C组成的调速电路具有成本低、可靠性高档特点。目前,已被广泛应用于无级调速的滚筒洗衣机中,本文可对于预设人员和维修人员提供一些参考。

参考文献

1. 摩托ola Inc.Analog/interface ICs Device Data Vol.1