DMOS(消耗型金属氧化物半导体)全控桥驱动器

• 最大峰值电流5A（L6021最大2A）

L6201是一种应用多源BCD(Bipolar,CMOS,DMOS)技术来控制电机的全控桥驱动器芯片，这种芯片能将独立嘚DMOS场效应晶体管和CMOS以及二极管集成在一块芯片上由于使用模块化扩展技术，L6201可以实现逻辑电路是由及功率级的优化DMOS场效应管能在42V的电壓下运行，同时具备高效、高速的切换性能兼容所有的TTL, CMOS and?C输入。每个独立的逻辑输入能控制一个沟道(半桥)而公共的使能端可以控制两個沟道。L6201共有3中不同的封装型号

内置参考电压，通过电容充电含有内置电阻，最大电源输出2mA

不同的输出端的电压（在Out1到Out2之间）60V

注1：脉沖宽度仅受节点及电热阻抗的影响（详见热特征参数表）

注2：配置最小面积的铜片

节点引脚热电 max 最大值 节点内热阻 max. 最大值 节点外热阻 max. 最大徝

（*）安装铝制基片电路是由板

电气特性（测试电路是由参数：温度=25?C ,电压42V，传感电压0V无别的特殊要求）

图1。典型和Tj的示意图

图2典型静态电流和频率的示意图

图3。典型Is和Vs的示意图

图5正常状态（25°C）Rds的阻止与温度变化的示意图

图6（a），同步整流下二极管的状态（L6201）

图6（b）同步整流下二极管的状态（L6201PS/02/03）

图7（a）。典型功耗与IL的示意图（L6201）

图8（c）使能端斩波

图12。源电流延迟时间及输入斩波示意图

图13反偏电流延迟时间及斩波

L6201/1PS/2/3是一种应用多源BCD(Bipolar,CMOS,DMOS)技术，用于电机切换驱动的整块全桥芯片多源BCD技术是集成多个或者单独的DMOS场效应晶体管，另外还混合MOS管/二极管的控制电路是由通过使用这种技术使得这类芯片具备兼容所有TTL,COMS和?C并且可以消除外部MOS设备的驱动问题。逻辑驱动图如表1所礻

虽然L6201/1PS/2/3这类芯片能保证被击穿的情况的发生，但是不能避免由于DMOS管配置二极管的内部结构而引起的强电流产生的检测热量这种现象的產生主要是由于与节点组合的C1和C2两个电容充放电（如图14）。当输出有高电平向低电平转换的时候一股的尖峰电流注入电容C1。在低电平向高电平转化的过程中同样有一股大的尖峰电流注入电容C2底部DMOS场效应管的输入电容的充电导致在尖峰电流之前有电极性的跳变（如图15）。

圖14.DMOS场效应管的内部结构

图15.在检测引脚的尖峰电流刘示意图

当DMOS的其中一端处于到通的状态那么可以说电阻RDS(ON)始终处于能操控的范围。在此期間的功耗的表达式：

多源BCD过程的低阻态电阻RDS(ON) 在低功耗的情况选能提供高电流

当DOMS的其中一端关断的时候那么VDS的电压等于电压源的电压，同時只有漏电流IDSS存在此间的功耗有如下的公式：

此时的功耗十分低，较导通时候的功耗是可以被忽略的

几乎可以发现上述的晶体管的源極和沟道间内置二极管，二极管运行在一种快速任意方向的切换模式。在下次循环之前使能端处于与高电平的状态，电压降等于电阻(RDS (ON))電流(ID)的乘积直到达到二极管的正向偏置电压当使能端是低电平时，场效应管关断同时所有电流施加于二极管。在反复循环的过渡时期嘚功率取决于电压—电流的波形以及驱动方式（如图7(a),(b),图8(a)(b),(c)）

只有所有的N沟道在10V的栅极电压下才能够确保DMOS晶体管的正确驱动。对于底部的接哋晶体管来说很容易证明但是上部的晶体管显然需要一个更高的驱动电压。当达到内置充电电流的达到峰值的时候能结合自举电容正确驅动为了充电能够有效的进行，自举电容的值应当大于1nF的晶体管的输入电容所以自居电容至少是10nF的。如果自居电容的取值过小会引起場效应管的充电不充分并导致RDS (ON)呈高阻态。另一方面来说如果使用一个高容抗的电容那么在检测电阻上会产生尖峰电流

对于一个内部含囿阻抗，电压的电路是由来说应该在引脚和接地端放置一个电容。容抗为0.22 ?F的电容是以满足条件引脚可以被最大为2mA的电流击穿，所以必须加以保护

为了保护桥臂中的同步电容引起的轨对轨短路电流，集成芯片提供了长于40ns的死区时间

热保护电路是由是必须具备的一旦茬节点温度达到150摄氏度的时候，那么它就失效了只有当温度降到安全的范围之内，重置驱动器输入和使能信号才能被控制。

使能端置高电平时电路是由是循环的。晶体管的电压降可以通过RDS(ON)??IL的乘积表示电压降的大小取决于珊源极的二极管特性。虽然驱动器受传导嘚保护尖峰电流还是能够通过内置的珊源级电容的充放电现象到达检测引脚端。那么在这样的一个设备中这不是引起任何的问题的，洇为检测电阻能够承受的电压是被设计好的

在电桥的对桥臂上的电容经上升时间充电达到最大值电流IL时，此时的能量表达式：

在此期间嘚功率主要是由电阻也折算侧的功率组成电阻消耗的功率：

其中：折算侧的计算时间等于导通和关断的时间，选择频率等于斩波频率

由仩升时间可以推导下降时间应该有类似的公式：

驱动器能耗的最后组成部分是静态功耗，公式如下：

总功耗的计算中的变量符号含义：

功耗等于能除以周期时间

TLD表示 负载驱动时间

L6201/1PS/2/3自从制造成H全桥的封装芯片就被用作直流电机的控制主要用于直流电机速度和方向的功率级嘚控制。如图17所示L6201/1PS/2/3能够驱动像L6506的运用跨导放大器的电流整流器。在这样一个实际的组态电路是由中中L6506只有一半的借口呗用到，另一半鈳以用来驱动第二台电机L6506的检测电阻上的电流是镜像电流：能够检测并比较电机的调速及制动的电压。在L6506的两个检测端都配置了电阻RS洳果L6506的输出和L6203的输入之间的连接过长的话，那么在L6203的输入端及接地端都要加电阻在输出端还应该配以RC保持器，同样型号为BYW98的二极管也被鼡在连接电源出入端和接地端之间如下的公式可以用来计算保持器的数值：

其中：VS是源电压的最大值；IP是负载峰值电流；dv/dt受限于上升时間的输出电压(一般是V/?s)。如果电源没有击穿电流保护那么一个适当大一点的电容可以用在连接在L6203的供电端引脚。在17号引脚的电容能够使嘚芯片更好的工作电机的的电流上线是2A。L6202可用于同样电流24V的电机。

双极步进能在一片L6506或者L297这两种BCD全桥驱动器，并加上一些外部设备综合上述三种芯片才能组成一个完整的微处理器电路是由接口。如图18、19所示控制器是直接连接两BCD驱动桥。外部扩展设备用到的是最小囮的电路是由:一个斩波频率电路是由的RC网络电阻(R1; R2)组成的比较器驱动，参考电压和保持电压是电阻和电容的串联(详见直流电机的速度控淛)

图18。两相双极步进电机斩波控制电路是由

图19两相双极步进电机斩波、晶体管控制电路是由

驱动电机的最小电压可以低于规定的最低12V的電压(详见电气特性表)；如此，可以有这样一个假设适当减少电阻R DS (ON)的阻值，从而减少最后一级的供电电压能从图20可以看出。

基于此类驱動器的高效性能往往不需要真正的热击穿或者就是很容易就能在P.C.B上做成斩波电路是由(L6201/2)。在重载的时候L6203需要适当的降温。同样的情况當斩波电路是由作用在L6201上时，如图23图21指出该如何选择的基区面积。L6201的功耗如上述表达式：

图22能看出在一个脉冲宽度时间内电阻值与温度嘚关系图23和24涉及到L6202。对于L6203还有一个附加的条件图25(热电阻与周围温度的影响)及图26(峰值热电阻和脉冲宽度的关系)，而图27则是单脉冲热阻值

图22。典型电阻值与单脉冲示意图

图24.L6202的典型电阻值与单脉冲示意图

图26.L6203的典型电阻值与重复脉冲示意图

图27.典型热电阻脉冲宽度与周期对比系數

分类数据：L297/1(双列直插20引脚)

两相双极性步进电机控制电路是由

在外施时钟源输入的情况下同步引脚输出端应用于连接所有L297的同步引腳和斩波器，并非单个的引脚

集电极开路输出端。当L297的初始化(ABCD端口置0101)时能与斩波器相连信号有效，晶体管运行

低电平有效能控制A、B楿的驱动 双极性电机在此信号驱动下，能迅速衰减线圈电流当Control端是低电平时，也能用于斩波电路是由

低电平有效，能控制C、D相的驱动

芯片的使能端置低电平时，INT1,INT2,A,B,C,和D才又能使用

斩波器低电平置于INT1和INT2或者高电平置于ABCD线上

终端的RC(R接VCC电源端，C接地)电路是由决定了斩波器的等級此端口在不同的芯片的组态不一定一样。f??1/0.69 RC

时钟上升沿/下降沿控制输入 电机的物理旋转方向同时取决于线圈电流方向 改变电流方向能随时改变旋转方向

步进时钟脉冲低电平有效，一个时钟脉冲驱动电机前进一步

Half/Full不仅输入高电平为半步运行，低电平为整步运行当L297茬偶数的状态，单相电机选择FULL两相电机在晶体管奇数时选择FULL(HOME置初始状态)

复位输入，低电平有效完成初始化(ABCD端口置0101)

L297的主要用途是电机的驅动双桥，大林管(复合晶体管)矩阵芯片。这类芯片受到控制器的时钟信号方向信号控制(一般的控制器是微处理器)，并结合空如信号产苼不同的功率级

实现这些功能的主要部分是晶体管，晶体管依据电机的相序，PWM的电流方向及线圈的方向晶体管依据HALF/FULL引脚的选择有三種工作方式。其一常规方式(两相导电)，波形驱动(单相导电)半步驱动(单相导电和两相导电的交替)。L297的两种中断方式也同样能够驱动半步波形模式。三类信号直接作用于L298的使能端，在线圈不导电的时候是电流衰减当L297用作单相电机的驱动器，那么主要作用于这些线上：A,B,C,D,INT1囷INT2相线AB还有CD是交替斩波的，当一组斩波时另一组闲置除非有中断的信号到来。在L297和L298的组态技术中忽略了负载的功耗。

一个共模斩波器需要2个双稳态多谐振荡器(触发器)FF1和FF2来提供脉冲。测量检测电阻(连接在SENS1和SENS2之间)当线圈上的电流到达可编程的峰值电压Vref，内置的同步比較器会重置2个双稳态多谐振荡器期间中间将一直有效，直到斩波器的脉冲到达的时候两个线圈的峰值电压，都是通过的参考电压Vref的可編程化来实现的在这个组态电路是由中，接低噪声的通过同步斩波器被很好的克服依赖于所有连接的SYNC引脚，RC滤波网络和接地的OSC引脚

L297嘚晶体管能产生的相序有：常规相序，波形和半步方式这三种驱动方式的相序及波形将在后面的章节做介绍。在所有的这些情况中晶體管都是在高低交替的时钟脉冲中得以实现。顺时针旋转的方向是要表明的逆时针的相序和顺时针是相似的，只需翻转晶体管的状态ABCD置0101

HALF/FULL置高电平时，是半步驱动模式

HALF/FULL置低电平时是常规驱动方式 (也叫做两相驱动)

晶体管是奇数的状态 (1, 3, 5 或 7)。 这种方式下 INH1和INH2输出仍旧是高电平

HALF/FULL置低电平时也是波形驱动方式(也叫单相驱动)

晶体管是偶数状态(2,4,6或者8)

电气特性图(如结构图所示的情况，Tamb = 25?C, Vs = 5V无别的情形)

两相双极性步进电机控制电路是由

两相双极性步进电机的线圈的电流是2A，二极管的快速电流是2A

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