第1个回答 2023-01-25
讲述了用于驱动片车电动门窗步进马达的集成芯片MTD2005F的工作原理以及控制方法，并举例介绍了实际应用中的电路。 概述 越来越多的汽车中配备了电动门窗，步进马达的控制电路对汽车电动门窗的整个质量尤为关键。下面介绍一种比较实用的汽车电动门窗步进马达的驱动电路，该电路采用SHINDENGEN(新电元)公司推出的一款两项双极型步进电机驱动集成电路MTD2005F，特别适用于大功率的汽车电动门窗步进马达的控制。MTD2005F是两相电机恒流驱动芯片，它集成了功率器件和控制逻辑，外部需要连接一些简单的器件，实现电机的恒流斩波控制。
MTD2005F恒流驱动
MTD2005F的恒流驱动电路，电机线圈电路。电路的工作过程如下。
(1)外部信号控制Q1、Q2开启，产生电流A(电源→Q1→马达线圈→Q2→Rs→地)，电流A通过采样电阻Rs转换成电压Vs，当Vs升高到达参考电压Vref时，电流比较器输出一个控制信号关断Q1。
(2)当恒流控制被激活后，Q1被关断，线圈的电感感应产生电流B(地一DfW→马达线圈→Q2→Rs→地)。
(3)电流B在经过斩波周期T之后，Q1再次被开启，再次产生电流A。电流重新上升，当Vs上升达到参考电压vref时，Q1再次被关断。在这个之后，第二步和第三步不断循环。
(4)外部信号关断Q1、Q2，产生电流C(地→DfW→马达线圈→Dfb→电源)，电流迅速降低。
驱动电流的设计
驱动电流Ip的设计见下面公式。
Ip=(5・R3)/(RR2+RR3)・N・(1/Rs)
其中，R2、R3如实例中的R2、R3；Rs为电流采样电阻，如实例中的R6，R7；N为PWM的百分比。
在电机运行过程中，如果控制系统修改PWM值，则就改变了电机的驱动电流Ip。这在实际应用中很重要。比如电机需要进行加速和减速，电机驱动电流最好就需要改变。
斩波频率的设计
斩波周期T=0.72ct・Rt
斩波频率f=1/T
为了避免进入音频范围而产生噪声，斩渡频率f通常被设置至少20kHz。但如果频率太高，则会增加集成芯片的功耗，使发热量增加。建议Ct=4700pF(2200～4700pF)，Rt=13k Q(10-40kΩ)，斩波频率f最大值为30kHz。
降低功率的设计
在输出端和电源地之间插入肖特基二极管，可以降低IC驱动片的功耗，电路。
这些外部的肖特基二极管可以分流大部分续流电流，从而减少芯片内部的功耗。降低功耗的效果也取决于插入的肖特基二极管，建议采用SHINDENGEN(新电元)公司推出的DIFS4肖特基二极管。
输出电流的逻辑控制
相位A、B控制电流的方向。在l-2项激励的情况下，ENA A和B按组合使用。下面是真值表和控制顺序。
步进马达加减的设计
通过输出电流的逻辑控制，可以使步进马达正向转动或者反向转动。为减少电动车窗在运行中的噪声和晃动，需要使步进马达能够平稳加速到一定的速度，或者减速到停止。
加减速曲线一般有2种：渐进式和阶梯式。在汽车电动车窗的应用中，阶梯式在实际使用中效果更好。
应用实例
应用实例的电路原理，PWM设计值为50％，所使用的器件参数如下。
U1：MTD2005F
U2：74HCT07
R1：13K，1％
R2：10K，1％
R3：1K．1％
R4、R5：10K
R6、R7：0.33Ω，1W，1％
C1：4700pF，5％
C2、C3：1000pF
C4：47μF．50V
C5：0．1μF
D1、D2、D3、D4：DIFS4
斩波频率理论值：f=I/0.724700・10-12・13・103=22.7kHz；
驱动电流理论值：Ip=(5×I)/(10+1)×50％×(I/0.33)=0.68A；
实际测量，斩波频率为23kHz，驱动电流为700mA，符合设计要求。