LX7720是一款经过辐射强化设计的航天器电机驱动器

秦蕾

　　半桥驱动器

　　LX7720是一款经过辐射强化设计的航天器电机驱动器。它是空间FPGA的配套IC，例如Microchip的RTG4 FPGA和RT PolarFire® FPGA，或空间微控制器(MCU)，例如Microchip的SAMRH71F20或SAMV71Q21RT。集成的电流检测、旋转变压器、编码器和霍尔编码器接口减少了电路板空间和重量，同时提高了使用线圈电流反馈和转子位置传感的闭环电机控制器的可靠性。

　　LX7720包含1个带浮动电流检测的半桥驱动器，用于电机线圈驱动，7720个用于检测霍尔效应传感器和旋转编码器的双电平输入(比较器)，以及一个完整的旋变器/LVDT接口，带初级线圈驱动器和次级信号调理。图<>显示了使用LX<>的典型电机驱动系统的顶层框图，并说明了在一个IC中集成闭环电机驱动器的所有混合信号电子器件的好处。

　　这是LX7720电机驱动器和电流检测电路的八部分系列中的第一部分，从FET驱动器和电流检测级内的模块理论开始，然后选择外部元件，最后是无刷直流、双极和单极步进电机的实际实现。该系列各部分的主题如下：

　　第一篇文章介绍了半桥电机驱动器级和高边NFET电荷泵。

　　半桥电机驱动器级

　　LX7720包含四个半桥驱动器级。半桥级的基本原理如下图1所示，省略了电流检测电路。VGS 电源轨是外部供电的 10V 至 18V 栅极驱动电源，直接用于驱动较低的 NFET。下部驱动 (LD) 栅极驱动输出在 VGS 和电机接地之间摆幅。

　　下部和上部驱动器是独立的，尽管它们通常一起使用以形成半桥。如果使用LX7720驱动三相电机，则只需要三个半桥。其余半桥可用作独立的高边电源开关和独立的低边电源开关。

　　上部外部FET也是一个NFET，因此每个驱动器都会为上部NFET的栅极驱动器产生一个浮动高端电源VFLT。上部驱动(UD)栅极输出在VFLT和SW之间摆动，SW连接到上部NFET的源(也是功率级的输出)。VFLT 需要跟随软件上的电压从地(当上部 NFET 关闭时)摆动到 VMPS 电机电源上方(上部 NFET 完全开启)。

　　VFLT有两种方式提供。首先，只要SW接地，电容CVFLT就会充电至VGS。当上部 NFET 关闭时，如果上部 NFET 单独用作高端开关，则电流流过负载。在半桥的情况下，电流流过负载或底部 NFET(打开时)。如果将上部驱动器用作独立的高边电源开关，则接地的外部负载为CVFLT提供充电路径。外部 1W 电阻将峰值充电电流限制在 CVFLT 中，CVFLT 通常是低 ESR 片式陶瓷元件。外部二极管与所示的内部二极管并联，使峰值充电电流保持在片外。

　　当UD栅极驱动输出变为高电平时，CVFLT电容在上部NFET的导通转换期间保持VFLT。图2所示，电荷泵产生一个高压端VBOOST，其电压略低于高于电机电源VMPS的VGS伏特。VBOOST用于在上NFET导通时间内恢复CVFLT上的电压。