H型桥式电机驱动器电路

2006-05-07 15:49:31来源: 电子产品世界

以前,如果表面安装产品设计师需要高于几百毫安电流的话,就不得不采用体积较大的穿孔器件就是价格较高的SOT89,SOT223和D-PAK封装的表面安装晶体管。

随着Zetex FMMT718和FMMT719系列NPN,PNP双极晶体管的推出,SOT23封装器件也可以驱动峰值电流达到6A,工作电流达到2.5A的负载了。

这些SuperSOT器件具有很多优点,例如显著提高电路效率,节省器件数量和空间,提高可靠性。可以说,这些最先进器件的性能超过了现有的所有SOT23器件和许多SOT89及SOT223器件。

FMMT618/718主要参数见表1。

表1 NPN和PNPSuperSOT 系列的主要参数

SuperSOT 系列
极性 NPN PNP
  FMMT618 FMMT619 FMMT424 FMMT625 FMMT718 FMMT720 FMMT722 FMMT23
BVCEO 20V 50V 125V 150V 20V 40V 70V 100V
IcCONT 2.5A 2A 1A 1A 1.5A 1.5A 1.5A 1A
IcMAX 6A 6A 3A 3A 6A 4A 3A 2.5A
hFE 450 450 450 450 450 450 450 450
典型hFE@Ic 360
2A
225
2A
140
1A
45
1A
230
1.5A
290
1A
275
1A
250
1A
典型VCE(sat)@Ic 130mV
2.5A
150mV
2A
165mV
1A
180mV
1A
145mV
1.5A
245mV
1.5A
140mV
1A
210mV
1A
Ptot 625mW 625mW 625mW 625mW 625mW 625mW 625mW 625mW

测试环境:15×15×0.6mm 陶瓷表面

    首先注意到的是这些SOT23晶体管可以用于625mW--大致为标准SOT23封装产品的2倍。实现这种功耗水平的方法是使用一种专门设计的条带。这样在给定功耗条件下,Zetex的SuperSOT管芯将比任何其他的SOT23器件的温度要低,既提高了可靠性,又可以节省PCB面积。

第二,器件的饱和压降BVCEO低于目前市场上的任何SOT23器件和很多其他厂商的SOT89和SOT223器件。这意味着在开关电路中可以降低功耗,同样也提高了可靠性和节省PCB面积。

这些特性以及高的值hFE和开关速度,似的这个系列成为理想的开关器件,如DC-DC转换,电机驱动、照明驱动、显示驱动、电源开关缓冲器等等。这些晶体管同时也适合于各种线形应用场合,因为SuperSOT设计获得的低基级电阻导致优异的低噪声性能。下面介绍采用此种器件的H型桥式电机驱动电路。

H型桥式驱动器有着广泛的应用,如磁盘驱动、点秒机、汽车电子、伺服系统、玩具等等。这种驱动器在单电源情况下可以提供双向输出--由逻辑IC或微控制器进行控制。综通常使用2个NPN和2个PNP晶体管。所有晶体管都是发射极接地(见图1)。如果接通一个NPN晶体管和对角线的PNP晶体管(比舅NPN1和PNP1),则实际上所有的上加电压都将加到电机负载上。接通另一对晶体管则使负载上的电压方向相反。H型桥式晶体管常常要求附加的集电极-发射极保护二极管,以防止负载电机可能产生的瞬态电流和反馈电流损坏晶体管。

在电池供电的情况中,关键是使电源电压尽可能全部通过负载,以使通过提高效率和使最低可用电压减小来延长电池寿命,图2所示的桥式电路可以提供1.5A的负载电流。通过基极电阻就可以很容易的调整电流(对PNP,将IB设定到最大电流的1/50,对NPN管IB设定为1/100)。电流为1.5A时,无论NPN或PNP管的饱和压降都仅为0.3V,电流更小时,饱和压降将再将低一半。

通过低饱和损耗和低基极驱动电平,FMMT618/718可以提高电机的性能和寿命。因为它们的反负hFE足够高,能够导通反馈电流和瞬态电流,通常不通需要并联保护二极管。使用体积小的SOT23封装和少的器件数量意味着减少PCB的面积和降低成本。

对工作电压较高的电机,控制逻辑电路很少能够直接驱动PNP晶体管。在图3所示的电路中加入了一对通用NPN管作为缓冲/驱动管。当电源电压增加时,桥路晶体管的hFE变得更加重要,因为基极驱动损耗与电源电压有关。FMMT618/718的hFE值较高,因而可以使损耗达到最小并节省PCB空间和成本。

以上两个H型桥式电路都可以由逻辑电路直接驱动,虽然在负载为1.5A时,图2电路要求逻辑电路的输出较高(能够达到30mA)。如果逻辑电路无法做到这一点,使用图3所示电路提供的解决方案不仅比较经济,性能也超过了多数SOT89方案和许多SOT223器件组成的电路。

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/sensor/200605/1340.html
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