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发表于 2017-6-7 10:01:12 | 显示全部楼层 |阅读模式

  介绍了电机控制专用集成电路UC3637的工作原理,特点及应用。同时给出了焊接中作为可逆送丝的具体电路。
  UC3637(2637,1637)芯片是美国Unitrode公司开发的用于单向或双向PWM调速的电机控制芯片[1]。当其用于代替传统的驱动控制器时,具有使用元件少、成本低、高效等一系列优点,特别适合焊接中有送丝要求的电机控制,如在CO2气保焊及埋弧自动焊中,要求能正向送丝和反向抽丝,这时使用UC3637芯片作为核心控制芯片就显得十分合适。
  1 UC3637内部结构
  其内部结构图如图1所示

20089419313054877801.gif


  图1 UC3637内部结构图
  内部电路主要由以下几部分构成:
  (1) 三角波产生电路;由CP,CN,S1,SR1电路组成。
  (2) PWM比较器电路;由CA,CB构成的比较器组成。
  (3) 输出控制门电路;由NA,NB逻辑门电路组成。
  (4) 限流电路;由比较器CL,RS触发器组成。
  (5) 关断电路;由关断比较器CS组成。
  (6) 低电压锁定电路:UVL组成。
  2 UC3637主要特点及参
  其主要特点:可单双极性供电;电机过流检测控制;欠电压锁定;具备强制关断端。其主要参数如下表:
  测试条件:Vs=15V,-Vs=-15V,+Vth=5V,-Vth=-5V,Rt=16.7kΩ,Ct=1500pF,Ta=Tj。
  表  UC3637芯片主要性能参数
  参  数
  测试条件
  UC1637/2637
  UC3637
  单位
  MIN
  TYP
  MAX
  MIN
  TYP
  MAX
  误差放大器
  输出吸入电流
  Vpin17=0V
  -50
  -20
  -50
  -20
  mA
  输出源电流
  Vpin17=0V
  5
  11
  5
  11
  mA
  高电平输出电压
  13
  13.6
  13
  13.6
  V
  低电平输出电压
  -14.8
  -13
  -14.8
  -13
  V
  PWM比较器
  输入关断电压
  VCM=0v
  20
  20
  mV
  输入偏移电流
  VCM=0V
  2
  10
  2
  10
  μA
  滞回电压
  VCM=0V
  10
  10
  mV
  共模范围
  VS=±5V~±20V
  -Vs+1
  +Vs-2
  -Vs+1
  +Vs-2
  V
  限流电路
  输入关断电压
  VCM=0V,
  TJ=25℃
  190
  200
  210
  180
  200
  220
  mV
  输入关断电压温
  度系数
  输入偏移电流
  -0.2
  -0.2
  mV/
  ℃
  -10
  -1.5
  -10
  -1.5
  μA
  共模范围
  VS=±2.5~
  ±20V
  -Vs
  +Vs-3
  -Vs
  +Vs-3
  V
  关断电路
  关断门坎值
  -2.3
  -2.5
  -2.7
  -2.3
  2.5
  2.7
  V
  滞回电压
  40
  40
  mV
  输入偏移电流
  Vpin14=+Vs~
  -Vs
  -10
  -1.5
  -10
  -1.5
  μA
  欠电压关断
  起始门坎值
  4.15
  5.0
  4.15
  5.0
  V
  滞回电压
  0.25
  0.25
  mV
  总供电电流
  电源供电电流
  8.5
  15
  8.5
  15
  mA
  输出部份
  输出低电平
  ISINK=20mA
  -14.9
  -13
  -14.9
  -13
  V
  ISINK=100mA
  -14.5
  13
  -14.5
  13
  V
  输出高电平
  ISOURCE=20mA
  13
  13.5
  13
  13.5
  V
  ISOURCE=100mA
  12
  13.5
  12
  13.5
  V
  上升时间
  CL=Inf,
  TJ=25℃
  100
  600
  100
  600
  ns
  下降时间
  100
  300
  100
  300
  ns
  3、应用电路
  我们将其应用于CO2气体保护焊的送丝电路,无需换向继电器,通过调速电位器即可实现送丝和退丝功能。电机低速下运行平稳,调速范围宽。电机型号:日本松下电机PMED-12-MA14,额定电压18.3V ,额定电流5.5A 。
  图2是以UC3637为核心构成的电机驱动信号产生电路,当R8取39kΩ,Cl取1μF时电机驱动信号频率约为32kHz,其驱动波形如图3所示(使用美国泰克公司TDS-200数字存储示波器输出)。

20089419313063877802.gif


  图2 UC3637在送丝电路中的应用图之一

20089419313070877803.gif


  图3 UC3637输出驱动波形
  图4是一桥式电机驱动电路。由V1,V2,V3,V4构成四个桥臂,电机接在桥臂之间,对角桥臂V1,V4;V2,V3同时开通,当UC3637输出脉冲Aout和Bout脉宽相等时,加在电机两端的平均电压为零,电机不转动。当Aout脉宽大于Bout脉宽时,电机正转(人为设定),反之,电机反转。实际制作时V1、V2应选用P沟道场效应管,V3、V4应选用N沟道场效应管,漏极电流应大于10A~15A,耐压大于100V[2],W1-W4可用8V~12V稳压管,过流采样电阻R16可取0.02Ω电阻(设定保护电流10A)。

20089419313079877804.gif


  图4 UC3637在送丝电路中的应用图之二
  用以上电路制作的CO2气保焊送丝机构实测送丝速度范围为送丝0m/min~16.7m/min,抽丝0m/min~16.2m/min。
  应用UC3637芯片构成PWM可逆调速具有以下优点:
  (1) 可使电机正反转。
  (2) 电机停止时有微振电流,能消除静摩擦死区。
  (3) 低速时,每个场效应管驱动脉冲较宽,有利于场效应管可靠导通。
  (4) 低速下电机运转平稳性好。
  由图2、图4构成的调速电路无反馈环节。如需转速负反馈,可采用带测速发电机的直流电机,测速发电机负反馈电压与给定电压合成后利用UC3637内部的误差放大器( 参见图1中EA,15 、16腿输入,17腿输出)放大提供控制信号给VR1动端,即可实现转速闭环控制。
  4 结 论
  (1) UC3637芯片应用于送丝电机可逆调速电路,集成度高,使用方便。
  (2) 用UC3637芯片实现的可逆调速电路,电机调速范围宽,低速下电机运转平稳,很适合象CO2气体保护焊送丝机构这样要求调速范围宽的场所应用。




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