概述

4312A/B伺服電機閉環控制器是符合GJB2438標準的厚膜全硬件三相無刷電機調理器。內部由三相霍爾解碼器、速度反饋環、雙單穩多諧振蕩器、PWM控制器，電流門限比較器、低溫漂高精度電壓基準等部分組成。

原理是三相無刷電機霍爾信號六倍頻后定脈寬給PWM控制器中的誤差放大器完成轉速反饋，電流門限比較器輸出的信號定脈寬給PWM控制器使PWM信號關斷來完成電流反饋，根據三相無刷電機被控制可能的轉速變化范圍和扭距變化范圍，外部調節PID參數，來完成在給定轉速設置時穩定轉速目標。

使用時必須級聯類似于4306、4301等三相全橋驅動器，實現閉環驅動三相無刷電機的目的。同時具有故障控制、方向控制、霍爾信號脈沖整形、電源接反保護、輸入/輸出浪涌保護的功能。4312A/B伺服電機閉環控制器級聯4306/4301三相全橋驅動器適用于100V以下的伺服電機閉環控制。

主要特點

1.全硬件結構，避免了用DSP+CPLD模式實現時，上電建立時間長的缺點；

2.模擬PID環路沒有了DSP數字PID環路的量化噪聲，超調量更容易設置；

3.內置高精度基準溫漂小于50ppm/℃，有利于外部進行模擬高穩定轉速設定；

4.依靠三相無刷電機的三相霍爾換向信號就能給定完成轉速反饋，無需外加轉速測量裝置；

5.HJ4312A/B可適用于多款三相橋功率驅動器直接接口；

6.內控指標符合GJB2438B或MIL-PRF-38534質量控制要求，老煉篩選依據GJB548條件進行；

7.低功耗及多重保護有利于提高器件的使用壽命/可靠性；

8.完全國產化。

電原理圖

封裝形式及引出端功能

1．采用BOX3020-22線金屬全氣密封裝，封裝尺寸如圖所示。

2．引出端功能

注;上表為HJ4312A的引腳定義，驅動器A、B、C相高低端邏輯電平均為低電平有效。HJ4312B較HJ4312A的引腳定義差別在于HJ4312B的驅動器A、B、C相高端邏輯電平為低電平有效、低端邏輯電平為高電平有效，其余引腳定義均一致。

絕對最大額定值

電特性

三相霍爾信號解碼器真值表

HJ4312A/B伺服電機閉環控制器使用時必須級聯類型于HJ4306、HJ4301這樣的三相全橋驅動器，例如HJ4306三相全橋驅動器來說，高端和低端驅動信號均為低電平有效,需搭配HJ4312A才能使電機在上電后自啟；而對HJ4301三相全橋驅動器來說，高端驅動信號低電平有效、和低端驅動信號高電平有效，需搭配HJ4312B才能使電機在上電后自啟。

下表為HJ4312A/B伺服電機閉環控制器的三相霍爾信號解碼器有效驅動信號邏輯電平真值表；

HJ4312A/B伺服電機閉環控制器級聯類型于HJ4306、MSK4301這樣的三相全橋驅動器使用時需根據三相全橋驅動器的高、低端驅動信號來匹配HJ4312A/B伺服電機閉環控制器，必要時需使用帶施密特功能的反相器來完成換向，推薦使用HJ4069。

下表列舉了HJ4312A/B伺服電機閉環控制器與部分三相全橋驅動器級聯使用時驅動信號是否需要換向。

典型應用及注意事項

HJ4312A伺服電機閉環控制器級聯HJ4306三相全橋驅動器應用電路。

1.轉速反饋信號脈沖寬度

如果期望最大電機速度為3000RPM，并且所使用的電機轉子上的永磁體具有一對磁極，則電機每次機械旋轉一周將會使每個霍爾效應傳感器傳遞一個脈沖周期,三個傳感器將產生三個獨立的脈沖周期，同時HJ4312A/B轉速反饋信號端T-OUT將產生一個脈沖周期數為3的脈沖信號，每個脈沖分別對應傳感器脈沖的上升沿和下降沿。電機每秒轉速50轉，轉速反饋信號將每秒產生150脈沖或具有150赫茲的頻率。因此，轉速反饋信號脈沖周期為6.66毫秒，轉速反饋信號脈沖寬度可設定為反饋信號脈沖周期的70%~80%，計算公式如下：

τ=0.5·Rx·Cx

注：0.5為單穩態震蕩電路的時間常數。Rx為轉速反饋信號脈寬設定電阻，Cx為轉速反饋信號脈寬設定電容。

系統應用時，在轉速固定的情況下，Rx和Cx使用同樣的參數匹配不同的HJ4312A/B伺服電機閉環控制器模塊，所設定的脈沖寬度因雙穩態多諧振蕩器而存在細微的差異，因此需對Rx和Cx進行微調，使其設定的脈沖寬度為定值，可有效避免雙穩態多諧振蕩器帶來誤差。

2.轉速給定及PID補償網絡

R1、C2的取值主要取決于Tout的最低頻率，即三相無刷電機最低的轉速；

R2、R3、R4、C2、C3組成了PID補償網絡，通過調節該補償網絡使電機在給定條件下，適應扭矩變化要求；

Tach轉速給定即可模擬給定也可以通過DSP的DAC直接給定或DSP的PWM輸出加低通濾波器給定。

3.電流采集

采樣電阻Rsense應根據電機特性、+Vs、比較器門限電壓和儀表運算放大器增益電阻RG共同決定，HJ4312A/B伺服電機閉環控制器內部預留的比較器門限電壓為0.5V

4.電平兼容設計

若需要程控轉向、剎車、PWM給定轉速，為安全起見，建議用戶要用類似HJ521C的光耦進行隔離。

* R1、R2、R3應視DSP/MCU的外圍供電確定、要保證發射二極管的導通電流≥6Ma。

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