微型计算机中的微电机驱动电路
李峻(大连铁道学院 116028)
摘 要 介绍微型计算机的软盘驱动系统、硬盘驱动系统和打印机系统中的微电机驱动集成电路的特点、结构、主要参数等。
叙 词 微型计算机微电机驱动系统集成电路
在微型电子计算机中，有三个工作系统要使用微电机驱动，一个是软盘驱动系统简称FDD系统。第二个是硬盘驱动系统简称HDD系统。另一个是打印机系统。微机对这三个工作系统的微电机驱动电路有极高的要求，除了控制性能和精度要满足微机的特殊需要外，每个微电机驱动系统还必须电路简单，使用的元件要尽可能少，结构要紧凑，做到微型轻量化。为了满足这些要求，必须要使用专用驱动集成电路，日本日立公司专门为微机中的电机驱动系统生产了配套使用的驱动电路。本文介绍这些集成电路的型号、技术特点、内部电路的结构、主要参数和典型应用电路等，以便在设计中选用。
1 FDD系统使用的微电机驱动集成电路
1.1 FDD系统的原理图和驱动IC
FDD系统的驱动简图如图1所示，这个系统需要二个电动机驱动，一个是主轴电动机，使用的是三相无刷直流电动机；另一个是驱动磁头的两相步迸电动机，能够用来驱动这两种微电机的集成电路型号如表1所示。从表中可以看出，驱动这两种电机的集成电路输出电流都比较大，使用时不需再外接功率晶体管，可直接驱动电机的绕组，集成电路都是带有散热器的功率型芯片。
1.2 FDD系统驱动IC典型电路
1.2.1 二相步进电动机驱动器HA13475MP/FP
HA13475MP/FP集成电路用于FDD系统的二相全波步进电动机的驱动，它的内部电路原理图和电机绕组接线图如图2所示。从图中可以看出它的内部主要由两组逻辑控制电路和全桥功率驱动电路组成，它能提供每相o．33A的输出电流。芯片具有使能控制，过温关断(OTSD)保护。它的主要特点是，输出电压(4. 5～13. 8V)和电流范围宽；用一个输入端控制电机的正转／反转；输入端与TTL、LSTTL和5-VCMOS集成电路兼容HA13475MP为四方扁平MP-18T外形封装，HA13475FP为双列直插FP - 16T外形封装。电路中的输入端CE、D与输出端的逻辑关系如表2所示。
1.2.2主轴电机驱动IC
微机的FDD和HDD系统的主轴电动机都是使用三相无刷直流电动机驱动，但使用的驱动集成电路型号并不相同。由于可供选用的集成电路型号较多，仅以其中一种型号HA13483AMP/ANT为例作一介绍。
HA13483AMP/ANT是用于FDD系统的三相无刷直流电动机驱动器。它的内部主要由三相电流检测放大器、阵列控制器、输出放大器（1．OA/相）、FG伺服数字速度控制器和PLL速度控制器、电流限制器、使能控制器、OTSD保护电路组成。主要特点是，使用二个霍尔传感器；具有软起动功能，峰值电流很小；不需要接电解电容器；有二种封装外形，HA13483ANT 是 DP - 24TS，HA13483MP足MP-28T。应用电路如图3所示。
集成电路的E端（管脚5）用来选择电机的转速，E端为低电平时转速为360r/min，E端为高电平时转速为300r/min。Q、R、S端连接的是无刷电机的三相绕组；C、B端接FG伺服绕组；X、W和Z、Y端分别连接霍尔传感器HU和HV。电容器C107。和石英晶体(2MHz)与芯片上的OSC电路组成了内部的PLL控制振荡器电路。
2 HDD系统使用的电机驱动IC
2.1 HDD系统的原理图和驱动IC
HDD系统的原理如图4所示，在这个系统中需要二个驱动电机，一个是驱动主轴的三相无刷直流电动机，另一个是驱动磁头的音圈电机，简称VCM电机，用来驱动这两种电机的集成电路如表3所示。系统中的主轴电机和VCM电路可用二个芯片分别驱动，也可以用一个芯片同时驱动主轴电机和VCM电机，这种芯片称为复合型COMBO单片驱动器。
2.2 复合型(COMBO)驱动器HA13520F
HA13520F是用于HDD系统能同时驱动主轴电机和VCM电机的典型复合芯片，主要由主轴电机驱动器、VCM驱动器、通信逻辑电路、串行口、软启动开关阵列、电流控制器、B-EMF放大器、充电泵和升压电路等组成。它的主要功能有：能驱动每相电流1.0A的不带霍尔传感器的三相无刷电机和****电流400mAVCM电机；具有11位的串行接口，其中有9位用于VCM控制的DAC变换。该集成电路的典型应用电路如图5所示。
电路中的串行口的11位数据分别是Do～D。和Ao。其中Ao是地址位，用来选择寄存器，当Ao=O时，选择DAC和VCM的输入数据寄存器；Ao=1时选择方式控制寄存器。当输入的数据长度不足11位时，内部寄存器不会添加数据；而当输入的数据长度多于11位时，内部寄存器仅取后面的11位数据，而不管前面的多余位。输入数据寄存器由DDo～DD9组成，这些数据用来控制VCM驱动器的输出电流。数据位DD9决定转换增益GVCM，GVCM确定输入数据寄存器的输入数据与VCM放大器的输出电流之间的关系。方式控制寄存器由MDo～MD9组成，其中MDo、MD1用于主轴电机工作方式选择；MD6选择VCM使能控制；MD0选择时钟flk (pin12)频率；MD2、MD8选择芯片节能控制方式。如果选择了内部通信方式，电机的通信自动地被选择为B-EMF检测驱动。
3 打印机电机驱动ICHA13408
HA13408是9路功率驱动器IC，设计用来驱动点阵式打印机。这种集成电路有9个输出管脚，可以同时驱动两台四相步进电动机，一台电机用于打印纸的进给驱动，另一台电机用于打印头进给驱动，每一条驱动通路都是各自独立的。该集成电路的主要特点是，输出电流大，每个通路的****电流是1. 5A；高的支持电压，最小为sov;低饱和电压，低电源电流，低输入电流；与TTL，LSTTL以及sv CMOS电路兼容；内部带有齐纳二极管，低内阻封装，使用时不需要再连接外部元件，典型应用电路如图6所示。
在该电路中峰值输出电流IP和维持时间t,u,可以用公式得到：
直流电阻，VCC2是电机绕组外接的支持电压，是峰值电流维持电压。用一个HA13408驱动一个电感负载的功率损耗由下式决定：
(1)在导通时间为ton时，每个通路的平均功耗为：
(2)平均功耗为：
李峻：男，1945年8月28日出生，****工程师，主要研究电机控制及数据通信等。
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