霍尔开关MH188电机马达驱动芯片
电位器控制小型直流电机的pwm调速
随着时代的发展，数字电子技术已经普及到我们生活、工作、科研各个领域。
并且在各类机电系统中，由于直流电机具有良好的启动、制动和调速性能，直流电机调速系统已广泛应用于工业、航天领域的各个方面，最常用的直流技术是脉宽调制（PWM）直流调速技术，具有调速精度高，响应速度快，调速范围宽和损耗低的特点。
本设计主要介绍了使用微控制器AT89S51的直流电机调速系统。
论文主要介绍了直流电机调速系统的意义、基于单片机控制的PWM直流电机调速方法和PWM基本工作原理以及实现方法，通过对占空比的计算达到精确调速的目的。
主电路主要采用电位器的调节，经过ADC0809转换成数字信号进而控制AT89S51单片机，将数据传输给单片机并产生脉宽调制信号，然后通过电机驱动芯片L298对小型直流电机进行控制。
本设计还附加了由霍尔开关CS3020、AT89S51单片机、74LS47七段数码管译码芯片和四位LED构成转速检测显示电路。
关键词：单片机AT89S51；直流电机；脉宽调制；转速检测第一章绪论 (1)1.1 课题研究的背景 (1)1.2 课题研究的目的与意义 (1)1.3 PWM变频调速发展前景与简介 (2)1.4 课题研究内容及目标 (2)第二章直流电机调速系统设计 (4)2.1 系统总体方案设计 (4)2.1.1 设计思路 (4)2.1.2总体方案比较与选择 (4)2.1.3 电机调速控制模块方案比较与选择 (5)2.2 基本原理分析 (5)2.2.1 直流电机的调速原理 (5)2.2.2 直流电机PWM调速原理 (6)2.2.3 霍尔效应和原理简介 (7)2.3 系统各模块方案的比较与选择 (7)2.3.1 电机驱动芯片的选择 (7)2.3.2 测速传感器的选择 (8)2.4 系统硬件组成 (9)第三章硬件系统设计 (10)3.1 AT89S51单片机特性及管脚说明 (10)3.2 ADC0809特性及管脚说明 (11)3.3 PWM波形发生原理 (12)3.4 电机驱动电路 (13)3.5 测速部分 (15)3.6 复位电路和时钟电路 (16)总结 (19)参考文献 (20)第一章绪论1.1 课题研究的背景直流电机是最常见的一种电机，它已经广泛应用于交通、机械、化工、航空等领域中。
内置霍尔感应电机驱动ic原理
内置霍尔感应电机驱动ic原理
内置霍尔感应电机驱动IC（集成电路）的原理主要基于霍尔效应和电机驱动技术。
这种IC通常用于无刷直流电机（BLDC）或有刷直流电机（BDC）的控制。
下面简要介绍其工作原理：
1.霍尔效应：霍尔效应是指当电流通过置于磁场中的导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差。
内置霍尔感应电机驱动IC
利用霍尔元件（霍尔传感器）检测电机转子的位置，从而确定换向时刻。
2.电机驱动：电机驱动部分负责根据霍尔传感器的信号控制电机的换向和速度。
对于无刷直流电机，驱动IC通过控制定子绕组的电流方向来实现电子换向。
对于有刷直流电机，驱动IC则通过控制电枢电流的方向来实现换向。
具体来说，内置霍尔感应电机驱动IC的工作原理如下：
1.当电机启动时，霍尔传感器检测电机转子的初始位置。
2.根据霍尔传感器的信号，驱动IC确定电机的换向时刻，并控制相应的功率开关管导通或截止，从而改变定子绕组或电枢的电流方向。
3.通过不断检测霍尔传感器的信号并调整功率开关管的状态，驱动IC可以实现对电机转速和转向的精确控制。
内置霍尔感应电机驱动IC具有集成度高、体积小、功耗低、可靠性高等优点，广泛应用于各种小型电动工具、家用电器、汽车电子设备等领域。
全方位解析霍尔开关原理电路及失效检测
全方位解析霍尔开关原理电路及失效检测霍尔开关是一种基于霍尔效应工作的磁敏传感器，常用于检测磁场信号。
它由霍尔元件、电源电路和输出电路组成。
霍尔元件是其核心部件，其内部有一片半导体材料，正常情况下无磁场作用时，霍尔元件上电流为零。
但当有外部磁场作用时，霍尔元件上就会产生电势差，进而引起霍尔元件内部电流的变化，从而实现磁场信号的检测。
霍尔开关的原理电路包括霍尔元件、电源电路和输出电路。
电源电路可以为霍尔元件提供所需的电源供电，通常为直流电源。
输出电路用于检测霍尔元件产生的电流变化，并将其转换为可用的输出信号。
通常情况下，输出电路由一个比较器和一个开关组成，当霍尔元件上的电流变化达到一定阈值时，比较器会触发并输出一个高电平信号，从而驱动开关动作。
在实际应用中，霍尔开关主要用于检测磁场信号。
当有磁场接近霍尔元件时，磁场线会穿过霍尔元件的半导体材料，从而改变霍尔元件内部的载流子活动情况，最终导致霍尔元件上的电流变化。
根据霍尔电流的变化情况，可以判断磁场的方向和强度。
除了磁场信号的检测，霍尔开关还可以用于实现电流和电压的检测。
例如，可以将霍尔开关连接在电路中的电流回路上，通过检测霍尔电流的变化来判断电路中的电流大小和方向。
类似地，霍尔开关也可以用于检测电路中的电压情况，通过检测霍尔电流的变化来判断电压的大小和极性。
失效检测是霍尔开关的一项重要功能，主要用于检测霍尔开关是否正常工作。
常见的失效检测方法包括电源电压检测、输出电路检测和灵敏度检测。
电源电压检测主要用于检测霍尔开关电源电压是否在正常范围内，以保证霍尔元件正常供电。
输出电路检测主要用于检测输出电路的工作情况，通常通过检测输出信号的变化来判断。
灵敏度检测主要用于检测霍尔开关对磁场信号的敏感程度，可以通过改变外部磁场的强度和方向来测试。
总之，霍尔开关是一种基于霍尔效应工作的磁敏传感器，其原理电路包括霍尔元件、电源电路和输出电路。
它可以用于检测磁场信号、电流和电压。
流量传感器专用高灵敏度霍尔 MH188
188
2881
512
SS40AF
省電188>2881>512>SS40AF
Typical Supply Voltage Versus Supply Current
188
2881
512
SS40AF
省電188>2881>512>SS40AF
Actual Characteristics comparison
Honeywell
(SS40AF)
3 ~ 24 V
3.5 ~ 24V 4.5 ~ 18 V 4.5 ~ 24 V
優
佳
差
尚可
寬的操作電壓範圍
Specification comparison
勝 勝
Melexis
(US2881)
Reverse voltage
規格
MST
(MH188)
AKE
(EW512)
Honeywell
Specification comparison
Output voltage
(ON)
勝
勝
Melexis
(US2881)
勝
Honeywell
(SS40AF)
MST
(MH188)
AKE
(EW512)
規格 優劣
400m V
500mV
400mV
400mV
優
尚可
優
優
原因
影響耗功率(越小越好) ，但須看其推動能力
188
2881
512
SS40AF
25℃時，各電壓動作點188、2881&512較穩定 靈敏度188>2881 ≒ 512>SS40AF
直流无刷电机PWM驱动芯片设计
为了整体的安全性和功能完善性。加入了超前角的调节，死区时间和一些保护电路。 本文定量分析了各模块的实现原理和电路形式，采用１０Ｖ ０．３５Ｉ．ｔｍＢＣＤ工艺实现电 路，并使用Ｃａｄｅｎｃｅ Ｓｐｅｃｔｒｅ工具完成的电路功能的仿真和验证。
关键词：电机驱动芯片；直流无刷电动机；开关损耗最小ＰＷＭ；正弦波调制
调制波的波形由三要素确定，幅度，相位和频率。本文先理论分析了调制波的函数 表达式，接着研究了三要素量在电路上的信号体现方式，最后结合三要素的信号表达 采用电阻网络拟合出调制波。调制波在与芯片内部生成的三角载波进行比较，比较后 的脉冲波作用到三相全桥逆变器电路，从而实现了对电机转速，转向的控制。
另外，这种调制方法在电机起动，改变转向时不起作用，所以又采用了方波ＰＷＭ 调制作为补偿调制方式，方波ＰＷＭ采用两两通电方式。
方面伺服电动机占优，但在电机效率，速度，稳定性，最高转速方面两者相差不大。
最主要的是无刷电动机价格优势很大，要便宜１／３。 表１－１无刷直流电动机与异步电动机主要特性比较【２】
无刷直流电动机
异步电动机
转速范围Ｊｒ／ｍｉｎｉ 转速比
８０．４０００ １：５０
２００．２４００ １：２０
最大输入电流（惯性负载）
西南交通大学 硕士学位论文 直流无刷电机PWM驱动芯片设计 姓名：曾泫鸿 申请学位级别：硕士 专业：计算机系统结构 指导教师：靳桅
201205
西南交通大学硕士研究生学位论文
第１页
Hale Waihona Puke 摘要随着节能减排的严峻，无刷直流电动机以其高的电机效率，宽调速比，可靠的运 行，得以广泛的应用。现在市面上流行的主要是带霍尔位置传感器的电机。这种传感 器价格低廉但位置定位不是很精准。为了提高这类电机的控制能力，本设计采用了开 关损耗最小ＰＷＭ调制。相对常见的方波ＰＷＭ调制，显著降低了绕组电流的谐波分量， 提高了运行的稳定性。另外相对于一般的正弦波调制（ＳＰＷＭ），开关损耗减少了１／３， 线电压输出能力提高了２／ｘ／３倍。
MH188霍尔元件在电锯电机中的使用
MH188霍尔元件在电锯中的使用
电锯，又名“动力锯”，电锯的发明极大的节省了切割材料所耗费的时间和人力。
电锯以电作为动力，用来切割木料、石料、钢材等的切割工具，边缘有尖齿。
分手固定式和手提式，锯条一般是用工具钢制成，有圆形的，条形以及链式等多种。
霍尔元件MH188主要是应用在电锯电动机中，起到测量转速的作用。
MH188采用稳定斩波技术降低了偏置电压带来的温漂和不稳定，采用先进的CMOS工艺使芯片更灵敏的磁极感应和宽泛的电压，MH具有直插和贴片的两种封装，可适用于各种电路的设计。
MH188内置反向电压保护，优化了BLDC电机的应用，电压范围宽2.5-24V，耐高温可达125度，超高灵敏度，稳定性好一致性高，使用寿命长。
被广泛应用于电机测速中。
双极锁存霍尔YS188 高灵敏霍尔元件188
双极锁存霍尔YS188 高灵敏霍尔元件188双极锁存霍尔YS188由霍尔效应片、电压调节器、放大处理电路、偏移补偿电路、施密特触发器构成。
天津越尔兴霍尔YS188采用稳定斩波技术降低了偏置电压带来的温漂和不稳定，采用先进的CMOS工艺使芯片更灵敏的磁极感应和宽泛的电压，同时符合电路小型化的设计需要。
越尔兴电子高灵敏霍尔YS188的特性使其可以安全的应用在汽车工业电器和家电等行业。
封装：TO-92/SOT-23，包装：1000/包，3000/盘。
霍尔YS188产品特点：1、先进的DMOS霍尔IC技术2、内置反向耐压保护3、优化了BLDC电机的应用4、宽电压范围2.5V-24V5、温度性能好-40 ——125，超高灵敏度6、稳定性一致性好，寿命长霍尔YS188典型应用：1、无刷直流电机/风机/泵2、速度/位置/电流/的检测和传感3、固态开关4、流量传感器5、计数器和流量传感器6、角位置检测/接近探测YS188电气参数：TA=+25℃, VDD=12V参数符号测试条件量值单位最小典型最大工作电压V DD Operating 2.5 - 24.0 V 电源电流I DD B<B OP- - 5.0 mA 输出饱和电源V sat I OUT = 20 mA, B>B OP- - 400.0 mV 输出漏电流I off I OFF B<B RP, V OUT = 20V - - 10 μA 输出上升时间t r RL=1kΩ, CL =20pF - 0.04 0.45 μS 输出下降时间t f RL=820Ω; CL =20pF - 0.18 0.45 μS 静电释放HMB 4 KVYS188典型应用电路图：YS188磁特性：TA=+25℃, VDD=12V参数符号量值单位最小典型最大工作点BOP 5(-25) - 25(-5) Gauss 释放点BRP -25(5) - -5(25) Gauss 回差BH - 30 - Gauss 霍尔元件YS188功能方框图霍尔元件YS188实物图。
MH477电机驱动IC 霍尔开关
Single Phase Fan Motor Driver ICMH477 is the integrated Hall sensor with output drivers designed for electrical commutation of brush-less DC motor application. The devices are included as follows: on-chip Hall voltage generator for magnetic sensing; the amplifier that amplifies the Hall voltage; a comparator is to provide switching hysteresis for noise rejection; the bi-direction drivers for sinking and driving large current load. Internal band gap regulator is used to provide temperature compensated bias for internal circuits and allows a wide operating supply voltage range.If a magnetic flux density larger than threshold Bop, DO is turned to sink and DOB is turned to drive. The output state is held until a magnetic flux density reversal falls below Brp causing DO to be turned to drive and DOB turned to sink.MH477 is rated for operation over-temperature range from -20 °C to 85 °C, also the thermal shut-down function is included, and voltage range from 3.5V to 20V. The device is packaged by SIP-4.Features and Benefits●On-chip Hall sensor with two different sensitivity and hysteresis settings●Bi-direction H type output drivers for single coil●Internal band gap regulator allows temperature compensated operations● 3.5V to 20V operating voltage●350mA (avg.) output sink current●-20° to +85°C operating temperature●Thermal Shut-Down Function●Short Protection Function(For 3.5V to 14V)●Low cost and high sensitivity Fan DriverApplications●Single-coil Brush-less DC Motor●Single -coil Brush-less DC FanFunctional DiagramSingle Phase Fan Motor Driver ICPart No. Temperature Suffix Package TypeMH477EVK-A E (-20℃ to + 85℃)VK (4-pin TO-92S)MH477EVK-B E (-20℃ to + 85℃)VK (4-pin TO-92S)MH477EVK-C E (-20℃ to + 85℃)VK (4-pin TO-92S)Absolute Maximum Ratings At(Ta=25℃)Characteristics Values Unit Supply voltage,(Vcc) 20 V Magnetic flux density Unlimited GaussOutput “on” current,(I OUT) Continuous 350mA Hold 400Peak (Start Up) 700Operating temperature range, (Ta) -20 to +85 ℃Storage temperature range, (Ts) -65 to +150 ℃Maximum Junction Temp,(Tj) 150 ℃Thermal Resistance (θJA)227 ℃/W (θJC)49 ℃/WPackage Power Dissipation, (P D) 550 mWC1：2.2uF/25V D1：1N4001Electrical SpecificationsDC Operating Parameters ： Ta=+25℃, V CC =12VParametersTest ConditionsMinTypMaxUnitsSupply V oltage,(Vcc ) Operating 3.5 20.0 V Supply Current,(Icc )B<Brp12 25.0 mA Output Saturation Voltage(Vsat ) (Sink) V CC =14V, I C =200mA 280 650 mV (Drive)Vcc-1.3Vcc-1 Vcc V Output Rise Time,(T R ) RL =820Ω,CL=20PF 1.0 5.0 μs Output Falling Time,(T F ) RL=820Ω,CL=20PF 0.3 1.5 μs Switch Time Differential,(T S ) RL=820Ω,CL=20PF 1.0 5.0 μs Thermal shut-down Temp 130 ℃ Thermal shut-down Hysteresis40 ℃ Operate Point,(B OP )“A” Grade 5 70 Gauss “B” Grade 0 100 Gauss “C” Grade 130 Gauss Release Point,(B RP ) “A” Grade-70 -5 Gauss “B” Grade -100 0 Gauss “C” Grade -130 Gauss Hysteresis,(B HYS )‘A’’B”C’ Grade70GaussTypical application circuitL1VccSensor Location with Pin out and Package dimensionVK Package (To-92 4 pins)Hall Chip location477XXXNOTES:1).Controlling dimension: mm2).Leads must be free of flash and plating voids3).Do not bend leads within 1 mm of lead to package interface.4).PINOUT:Pin 1 V CCPin 2 DoPin 3 DoBPin 4 GND Output Pin Assignment1 2 3 4Vcc Do DoB GND477XXX1 2 3 41.75Mark。
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MH188Specifications
Ultra High Sensitivity Hall Effect Latch MH188 Hall-effect sensor is a temperature stable, stress-resistant sensor. Superior high-temperature performance is made possible through a dynamic offset cancellation that utilizes chopper-stabilization. This method reduces the offset voltage normally caused by device over molding, temperature dependencies, and thermal stress.
MH188 includes the following on a single silicon chip: voltage regulator, Hall voltage generator, small-signal amplifier, chopper stabilization, Schmitt trigger, Advanced DMOS wafer fabrication processing is used to take advantage of low-voltage requirements, component matching, very low input-offset errors, and small component geometries.
This device requires the presence of both south and north polarity magnetic fields for operation. In the presence of a south polarity field of sufficient strength, the device output sensor on, and only switches off when a north polarity field of sufficient strength is present.
MH188 is rated for operation between the ambient temperatures –40℃and 85℃for the E temperature range, and –40℃to 125℃for the K temperature range. The two package styles available provide magnetically optimized solutions for most applications. Package SO is an SOT-23, a miniature low-profile surface-mount package, while package UA is a three-lead ultra mini SIP for through-hole mounting.
Packages is Halogen Free standard and which have been verified by third party lab. Features and Benefits
●DMOS Hall IC Technology.
●Reverse bias protection on power supply pin.
●Chopper stabilized amplifier stage.
●Optimized for BLDC motor applications.
●Reliable and low shifting on high Temp condition.
●Good ESD Protection.
●100% tested at 125 ℃ for K.
●Custom sensitivity / Temp erature selection are available.
Applications
●High temperature Fan motor
● 3 phase BLDC motor application
●Speed sensing
●Position sensing
●Current sensing
●Revolution counting
●Solid-State Switch
●Linear Position Detection
●Angular Position Detection
●Proximity Detection
●High ESD Capability
Part No. Temperature Suffix Package Type MH188KUA K (-40℃ to + 125℃)UA (TO-92S) MH188KSO K (-40℃ to + 125℃)SO (SOT-23) MH188EUA E (-40℃ to + 85℃)UA (TO-92S) MH188ESO E (-40℃ to + 85℃)SO (SOT-23) KUA spec is using in industrial and automotive application. Special Hot Testing is utilized. Functional Diagram
Note : Do not apply reverse voltage t o V DD and V OUT Pin, It may be caused for Miss function or damaged device.
Electrical Specifications
Typical application circuit
R ：1K Ω C1：10nF C2：1nF
MH188 Specifications
Ultra High Sensitivity Hall Effect Latch
Sensor Location, Package Dimension and Marking
MH188 Package
UA Package Hall Chip location
188
XXX
SO Package Hall Plate Chip Location (Top View) (Bottom view)
188XX
1
2
3
NOTES:
1).Controlling dimension: mm 2).Leads must be free of flash and plating voids 3).Do not bend leads within 1 mm of lead to package interface. 4).PINOUT: Pin 1 V DD Pin 2 GND Pin 3 Output NOTES:
1. PINOUT (See Top View at left :)
Pin 1 V DD
Pin 2
Output Pin 3 GND
2. Controlling dimension: mm
3. Lead thickness after solder plating
will be 0.254mm maximum
Output Pin Assignment
(Top view)
1
2
3
V DD GND Ou t
188
XXX
1.45
Ha ll S e n s r Lo c a tio 1
23
0.9
Ha ll S e n s r Lo c a tio n
rk。