微型計算機中的微電機驅動電路
李峻(大連鐵道學院 116028)
摘 要 介紹微型計算機的軟盤驅動系統、硬盤驅動系統和打印機系統中的微電機驅動集成電路的特點、結構、主要參數等。
敘 詞 微型計算機微電機驅動系統集成電路
在微型電子計算機中，有三個工作系統要使用微電機驅動，一個是軟盤驅動系統簡稱FDD系統。第二個是硬盤驅動系統簡稱HDD系統。另一個是打印機系統。微機對這三個工作系統的微電機驅動電路有極高的要求，除了控制性能和精度要滿足微機的特殊需要外，每個微電機驅動系統還必須電路簡單，使用的元件要盡可能少，結構要緊湊，做到微型輕量化。為了滿足這些要求，必須要使用專用驅動集成電路，日本日立公司專門為微機中的電機驅動系統生產了配套使用的驅動電路。本文介紹這些集成電路的型號、技術特點、內部電路的結構、主要參數和典型應用電路等，以便在設計中選用。
1 FDD系統使用的微電機驅動集成電路
1.1 FDD系統的原理圖和驅動IC
FDD系統的驅動簡圖如圖1所示，這個系統需要二個電動機驅動，一個是主軸電動機，使用的是三相無刷直流電動機；另一個是驅動磁頭的兩相步迸電動機，能夠用來驅動這兩種微電機的集成電路型號如表1所示。從表中可以看出，驅動這兩種電機的集成電路輸出電流都比較大，使用時不需再外接功率晶體管，可直接驅動電機的繞組，集成電路都是帶有散熱器的功率型芯片。
1.2 FDD系統驅動IC典型電路
1.2.1 二相步進電動機驅動器HA13475MP/FP
HA13475MP/FP集成電路用于FDD系統的二相全波步進電動機的驅動，它的內部電路原理圖和電機繞組接線圖如圖2所示。從圖中可以看出它的內部主要由兩組邏輯控制電路和全橋功率驅動電路組成，它能提供每相o．33A的輸出電流。芯片具有使能控制，過溫關斷(OTSD)保護。它的主要特點是，輸出電壓(4. 5～13. 8V)和電流范圍寬；用一個輸入端控制電機的正轉／反轉；輸入端與TTL、LSTTL和5-VCMOS集成電路兼容HA13475MP為四方扁平MP-18T外形封裝，HA13475FP為雙列直插FP - 16T外形封裝。電路中的輸入端CE、D與輸出端的邏輯關系如表2所示。
1.2.2主軸電機驅動IC
微機的FDD和HDD系統的主軸電動機都是使用三相無刷直流電動機驅動，但使用的驅動集成電路型號并不相同。由于可供選用的集成電路型號較多，僅以其中一種型號HA13483AMP/ANT為例作一介紹。
HA13483AMP/ANT是用于FDD系統的三相無刷直流電動機驅動器。它的內部主要由三相電流檢測放大器、陣列控制器、輸出放大器（1．OA/相）、FG伺服數字速度控制器和PLL速度控制器、電流限制器、使能控制器、OTSD保護電路組成。主要特點是，使用二個霍爾傳感器；具有軟起動功能，峰值電流很�。徊恍枰与娊怆娙萜鳎挥卸N封裝外形，HA13483ANT 是 DP - 24TS，HA13483MP足MP-28T。應用電路如圖3所示。
集成電路的E端（管腳5）用來選擇電機的轉速，E端為低電平時轉速為360r/min，E端為高電平時轉速為300r/min。Q、R、S端連接的是無刷電機的三相繞組；C、B端接FG伺服繞組；X、W和Z、Y端分別連接霍爾傳感器HU和HV。電容器C107。和石英晶體(2MHz)與芯片上的OSC電路組成了內部的PLL控制振蕩器電路。
2 HDD系統使用的電機驅動IC
2.1 HDD系統的原理圖和驅動IC
HDD系統的原理如圖4所示，在這個系統中需要二個驅動電機，一個是驅動主軸的三相無刷直流電動機，另一個是驅動磁頭的音圈電機，簡稱VCM電機，用來驅動這兩種電機的集成電路如表3所示。系統中的主軸電機和VCM電路可用二個芯片分別驅動，也可以用一個芯片同時驅動主軸電機和VCM電機，這種芯片稱為復合型COMBO單片驅動器。
2.2 復合型(COMBO)驅動器HA13520F
HA13520F是用于HDD系統能同時驅動主軸電機和VCM電機的典型復合芯片，主要由主軸電機驅動器、VCM驅動器、通信邏輯電路、串行口、軟啟動開關陣列、電流控制器、B-EMF放大器、充電泵和升壓電路等組成。它的主要功能有：能驅動每相電流1.0A的不帶霍爾傳感器的三相無刷電機和****電流400mAVCM電機；具有11位的串行接口，其中有9位用于VCM控制的DAC變換。該集成電路的典型應用電路如圖5所示。
電路中的串行口的11位數據分別是Do～D。和Ao。其中Ao是地址位，用來選擇寄存器，當Ao=O時，選擇DAC和VCM的輸入數據寄存器；Ao=1時選擇方式控制寄存器。當輸入的數據長度不足11位時，內部寄存器不會添加數據；而當輸入的數據長度多于11位時，內部寄存器僅取后面的11位數據，而不管前面的多余位。輸入數據寄存器由DDo～DD9組成，這些數據用來控制VCM驅動器的輸出電流。數據位DD9決定轉換增益GVCM，GVCM確定輸入數據寄存器的輸入數據與VCM放大器的輸出電流之間的關系。方式控制寄存器由MDo～MD9組成，其中MDo、MD1用于主軸電機工作方式選擇；MD6選擇VCM使能控制；MD0選擇時鐘flk (pin12)頻率；MD2、MD8選擇芯片節能控制方式。如果選擇了內部通信方式，電機的通信自動地被選擇為B-EMF檢測驅動。
3 打印機電機驅動ICHA13408
HA13408是9路功率驅動器IC，設計用來驅動點陣式打印機。這種集成電路有9個輸出管腳，可以同時驅動兩臺四相步進電動機，一臺電機用于打印紙的進給驅動，另一臺電機用于打印頭進給驅動，每一條驅動通路都是各自獨立的。該集成電路的主要特點是，輸出電流大，每個通路的****電流是1. 5A；高的支持電壓，最小為sov;低飽和電壓，低電源電流，低輸入電流；與TTL，LSTTL以及sv CMOS電路兼容；內部帶有齊納二極管，低內阻封裝，使用時不需要再連接外部元件，典型應用電路如圖6所示。
在該電路中峰值輸出電流IP和維持時間t,u,可以用公式得到：
直流電阻，VCC2是電機繞組外接的支持電壓，是峰值電流維持電壓。用一個HA13408驅動一個電感負載的功率損耗由下式決定：
(1)在導通時間為ton時，每個通路的平均功耗為：
(2)平均功耗為：
李峻：男，1945年8月28日出生，****工程師，主要研究電機控制及數據通信等。
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