L’ integrato L6235

Questo componente rappresenta il cuore del driver di controllo, ha integrato al suo interno sia i transistori MOSFET di potenza posti in configurazione a ponte che consentono la generazione del segnale di controllo per i motori, sia una parte di controllo per gestire i sensori di Hall necessari a determinare la posizione e la velocità istantanea del rotore.

Ogni integrato consente di pilotare un solo motore e di renderlo controllabile tramite un microcontrollore con l’aggiunta di pochi componenti necessari alla polarizzazione.

Dalle caratteristiche riportate in figura a lato si vede come il componente sia

estremamente versatile per quanto riguarda il range di tensioni che può pilotare, e come sia discretamente prestante per quanto riguarda la corrente Iout disponibile al motore tramite le uscite OUT. Questa corrente è inferiore a quella massima assorbibile dai motori scelti per l’ applicazione ma è comunque sufficiente, con l’aggiunta di un opportuno motoriduttore, a garantire i requisiti richiesti per un corretto funzionamento del prototipo.

Tabella 2 Caratteristiche elettriche dell’integrato

L’ L6235 ci consente di gestire i motori interfacciandosi direttamente con il microcontrollore. I pin permettono il controllo diretto di velocità, senso di rotazione, freno motore e rilevamento della velocità di rotazione.

Vediamone in dettaglio lo schema a blocchi e le relative funzioni dei singoli piedini di controllo:

Figura 42 Schema a Blocchi dell’integrato L6235

1. OUT1, OUT2, OUT3 sono le uscite e vanno connesse alle rispettive fasi del motore. La massima frequenza di fare gestita dal componente è 100KHz che risulta

essere più che sufficiente per i motori scelti che con i loro 3000RPM raggiungono una frequenza di 50Hz.

2. H1, H2, H3 sono gli ingressi per i sensori di Hall posti nel motore e necessari a determinare la velocità di rotazione del rotore.

La sezione di logica che gestisce i segnali provenienti dai sensori di Hall è in grado di discriminare angoli multipli di 60 gradi, le posizioni rilevate dai sensori sono a 60, 120, 180, 240 e 300 gradi come mostrato in figura.

Sono possibili otto combinazioni per i segnali provenienti dai tre ingressi H1, H2, H3, sei di queste sono valide per sensori posizionati con un angolo di 120 gradi (si veda figura, le posizioni 1, 2, 3a, 4, 5 e 6a) e sei combinazioni valide sensori posizionati con un angolo di 60 gradi (vedere figura, le posizioni 1, 2, 3b, 4, 5 e 6b).

Come si può notare le posizioni 1, 2, 4, 5 sono comuni ad entrambe le configurazioni, questo permette alla logica di controllo di far gestire motori con sensori di Hall posizionati indifferentemente a 60 o 120 gradi rendendo superflua la presenza di piedini per selezionare la configurazione dei sensori.

Nella tabella sono riportati, per ogni configurazione degli ingressi (H1, H2 e H3), la rispettiva configurazione delle uscite (OUT1, OUT2 e OUT3).

Figura 43 120° Hall Sensor Sequence.

Figura 44 60° Hall Sensor Sequence.

3. VSa e VSb sono i terminali di alimentazione dell’ integrato che come si può vedere dalle specifiche di figura può essere alimentato fino ad una tensione di 52V.

Tramite VSa e VSb vengono alimentati sia i ponti a transistori che la parte di controllo.

4. La VREF è la tensione di riferimento che consente di variare la velocità del motore e può essere fatta variare da -0,3V a 7V.

5. VSENSE: E’ la caduta presente fra i piedini SENSEa SENSEb, vedi figura, e il terminale comune. A questi terminali deve essere collegata la resistenza di sense che permette al circuito di controllo della corrente, di misurare la corrente circolante nel ponte a MOS tramite la caduta di tensione ai capi di Rsense.

Figura 45 Controllo in PWM della corrente dei ponti.

Quando la corrente nel motore aumenta questa fa aumentare la caduta di tensione sulla resistenza di sense, quando questa diventa maggiore della tensione di riferimento VREF il comparatore attiva il monostabile che spegne il ponte a

transistori MOS. Il ponte rimane spento per un tempo toff imposto tramite il terminale RCoff con il parallelo di Coff e Roff come viene mostrato in figura.

Questo tipo di metodologia effettua un controllo PWM sulla corrente dei ponti,i transistori MOS rimangono spenti per tutto il periodo imposto dal monostabile, in questo modo la corrente circolante nel ponte diminuisce linearmente, questo andamento è mostrato in figura , al termine del periodo toff il ponte ricomincerà a condurre.

Da questo si evince come la corrente circolante nel ponte può essere limitata regolando la Vref, questo ci permetterà di dimensionare la Rsense opportuna.

La Rsense necessaria per un corretto pilotaggio del motore risulta quindi: [5.1] Rsense =

ax Vref Im

In figura 46 è mostrato l’ andamento del profilo della corrente durante gli intervalli la quale supera la corrente massima Imax imposta con la Rsense.

In figura 47 invece è riportalo l’ andamento complessivo delle correnti relative alle tre fasi in un intero periodo.

Figura 46 Andamento della corrente limitata dalla Imax.

Figura 47 Correnti nelle tre fasi in un periodo.

6. EN (Chip Enable) è il piedino di abilitazione, quando è posto a livello logico basso l’ L6325 è disabilitato.

7. FWD/REV è il piedino che permette la scelta della direzione di rotazione, posto a livello logico alto si seleziona Avanti (Forward) posto a livello logico basso invece si seleziona Indietro (Reverse).

8. BRAKE. Ponendo a livello logico basso questo terminale si ottiene la funzione frenante dei notori, questo accade perché la parte logica di controllo polarizza solo i transistori MOS della parte alta dei ponti impedendo così la rotazione del rotore.

9. TACHO.

Da questo piedino può essere osservata un onda quadra il cui duty-cicle è proporzionale al segnale proveniente da H1 e alla costante di tempo imposta tramite il terminale RCPULSE per mezzo di un parallelo R11-C8 (vedi figura paragrafo) dove: [5.2]

[5.3]

Figura 48 Segnale di Tacho

Le caratteristiche elettriche di questi terminali sono riportate in figura 49 e 50, come si può vedere i loro valori di tensione corrente consentono una gestione del driver tramite microcontrollore.

Figura 49 Caratteristiche elettriche dei terminali di controllo

Figura 50 Caratteristiche elettriche del terminale Tacho