原标题：采用ML4425的高速电机的起动问题解决方案

由于ML4425采用PLL换相,因此电机能否成功起动与PLL内部元件有很大的关系。如前所述,ML4425的PLL换相控制主要由采样器、环路低通滤波器、压控振荡器VCO和相位交换机组成。ML4425的VC0敏感的最低输人电压为0.5V,但对于高速电机来说,由于其起动校准时,给VC0输人的电压低于0.5V,因此高速电机不易直接起动,以下将以4对极、RPMmax=30000r/min电机说明。

对于上述电机,根据前文所述,当电机在VRC=7V时,n=30000r/min。当RVCO=80.5kΩ时,VC0电容CVCO、VC0增益KVCO和VC0频率FVCO分别为

很显然,对于任何电机,在刚起动校准完后是不可能达到此转速的,即无法使压控振荡器正常起振。因此,对于高速电机来说,若压控振荡器直接接一小电容是无法起动的,必须采用别的方法而使电机正常起动。

理论上我们可以采用电容切换法使高速电机起动。所谓电容切换法,是指先采用大的VC0电容使高速电机起动,当电机起动完以后再切换至所要求的小的VCO电容,以保证电机顺利转到预定最大转速。但实际中发现,采用电容切换法并不成功,因为电容是一种充放电元件,其状态与它的初始状态有关。在切换过程中,两个VC0电容初始状态是不一样的,因此对VC0的冲击较大,使得VCO在切换过程中容易失振,导致电机在切换过程中停转。

根据式(6-39)可知,KVCO不仅与CVCO有关,而且也与RVCO有关。因此,当CVCO一定时,VCO的增益也与RVCO成反比,也即CVCO与RVCO对VC0来说其实是等效的。因此,既然可通过改变CVCO大小而改变电机的最大速度,当然也可以通过改变RVCO大小而改变电机的最大速度,两者其实是等效的。

故可假设可采用电阻切换法使高速电机起动,而所谓电阻切换法,是指先采用大的RVCO电容使高速电机起动,当电机起动完以后再切换至所要求小的RVCO电阻。由于电阻元仵与初始状态无关,因此这种 切换对VCO并不会产生过大的冲击。但在实验中,若单独采用“电阻切换法”,电机并不能顺利起动。这是因为切换前后,VCO的输出频率变化过大,由式(6-40)可知FVCO=

因此,ML4425在电路切换前后:

式中,“2”表示切换后状态,“1”表示切换前状态。

显然,不管是电容切换法还是电阻切换法,电路切换前后,变化结果都一样,两者均超过VC0响应突变,因此,两种方法都不能使电机正常起动。

为了解决上述矛盾,

提供了以下方案,简称瞬时变压电阻切换法,其主要工作原理是切换时,在RVCO改变时,同时改变VRC大小,以使接近1。具体实验切换步骤如下:

1)初设CVCO=1.5nF,RVCO=320kΩ。

2)当VRC=6.5V后,VRC和RVCO同时变化。其中,RVCO由320kΩ切换至80.5kΩ,同时VRC“瞬时切换”至2V的二极管。所谓瞬时切换,是指切换至2V的二极管后,延时J秒(J<1s)后,立即断开,其具体框图如图1 所示。

图1 电路切换框图

上述参数设定原因如下:

1)RVCO初始设定为320kΩ是为了使电机正常起动,小于此值,则ML4425在CVCO=1.5nF情况下,电机无法正常起动。

2)VRC=6.5V才切换,主要是考虑到后级滞环比较器容易触发,不易受杂波干扰。

3)VRC瞬时切换至2V的稳压管,主要是保证切换前后接近1,这里

4)采用单稳触发器主要是为了在切换的瞬后,系统又田到正常的运行状态。

ML4425的工作原理

ML4425的整个运行状态可分为三种。第一种为复位校准状态,复位校准的时间由外接的起动电容CAT决定。复位校准时刻,上桥臂HA、HC和下桥臂LB导通,电机转子在磁力线的作用下慢慢转动,使得磁极中心线与B相绕组中心线重合;复位校准状态完成后,起动脚CAT由低电平慢慢变为高电平2.01V,同时片内压控振荡器开始起振,系统进入开环升速状态。电机转速升至可产生足够大的反电动势后,系统进人闭环换相状态。当20脚SPEED FB小于8脚SPEEDSET设定电压时,电机处于加速状态。在此期间,电机受到由12脚/LIMIT的控制,控制下桥N型通道的驱动,占空比为100%。当20脚SPEED FB接近8脚SPEED SET设定电压时,电机进人PWM稳定控制状态。此时6脚外接电容CT开始充电,产生频率为50μA/2·4V×CT的PWM锯齿波。此锯齿波通过与8脚SPEED SET设定电压相比较,产生PWM波形,控制下桥N型通道的功率驱动,进而对电机进行速度控制。