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1、相位控制电路U2010B规格书说明U2010B是基于双极工艺的一个相位调整电路，它具有负载电流检测、软启动功能和参考电压输出。推荐在设计的时候，使用带有负载电流反馈和过载保护的电机控制方式。特点l 全波工作l 电源电压波动补偿l 过负载和高负载的电流可编程l 软起动可调l 电压和电流同步l 具有自动再触发功能l 可控硅触发电流典型值125 mAl 内部供电电压监测l 电流需求3 mAl 参考电压温度补偿应用l 交流电机l 磨床l 电钻结构图图1 内部结构框图订购须知 产品名称封装规格备注U2010B-DIP16DIP16料管U2010B-SOP16SOP16料管U2010B-SOP16编带SO
2、P16编带图2带有外部电路的结构图概述供电电压U2010B中设有电压极限设定，并且通过D1和R1与主电源相连。Pin10与Pin11之间的供电电压通过电容C1平滑。如果V6(70%过载临界电压)，那么由于Vsat 1.2，Pins 11 和12就将进行内部连接。当V6VT70的时候，供电电流将按照D3流动。管脚说明管脚序号符号功能描述1Isense负载电流感应2Isense负载电流感应3C斜坡电压4Control控制输入5Comp补偿输出6ILoad负载电流限制7Csoft软起动8Vref参考电压9Mode模式选择10GND地11Vs供电电压12High load高负载指示13Overload
3、过负载指示14VR斜坡电流调整15VSync同步电压16Output触发输出能够通过以下方式计算串联电阻R1的值：其中：Vmains = 电源供电电压Vsmax = 最大供电电压Itot = 全部电流消耗 = Ismax+IxIsmax = 芯片的最大消耗电流Ix = 外部元件的电流消耗电压检测当上电，电压建立的时候，可以通过外部电压监测来避免输出失控的脉冲。除此之外，电路中所有的锁存器（相位控制器、负载极限调节器等）处于复位状态，软起动电容短路，这保证了每次上电的时候或者供电电源短时间中断，电路仍能可靠启动。在供电电压建立时，软起动确保了为电机提供平稳的启动，并且自动保证了最优的启动时间。相
4、位控制相位控制部分的工作原理与众所周知的芯片U211B基本差不多。通过将经过电压检测同步的斜坡电压V3，与4脚的控制输入的设定值相比较，启动触发脉冲的相位角。斜坡电压上升的斜度由C及其充电电流I所决定。图3 管脚排列充电电流可以通过与14脚相接的R来进行调整。最大相位角max（最小电流相位角min）也能通过使用R对进行调整，具体见图5。当3脚电压达到4脚的设定值，由C决定触发脉冲的宽度tp(tp = 9 s/nF)。同时，一旦触发可控硅的输出脉冲建立以后，输出脉冲锁存器被置位，在自动触发没有被激活的情况下，在随后的半周期中没有触发脉冲再次产生。4脚（相对于10脚来说）上控制输入的有效范围为V8
5、到-1V。当V4 = V8，脉冲相位角达到最大值，即max，而电流相位角则为最小值。当V4 1 V的时候，产生最小的脉冲相位角min。自动再触发当触发双向可控硅以后，电流检测电路通过检测可控硅栅极的压降来监视可控硅的状态。当压降超过40mV的典型阈值保持电平后，电流流过可控硅的状态就会被识别到。当触发可控硅以后，在相应的半波周期内，可控硅由于某种原因没有开启或者关闭了（例如，由于在电流波形过零点前后负载电流过低，或由于电刷的原因电机换向），这时自动再触发电路会确保立即触发可控硅，如果需要，将以高重复频率反复触发，频率为tpp/tp，直到可控硅得到安全触发为止。电流同步电流同步有两个作用： 1、
6、监测触发后电流。 如果可控硅关断，或者没有处于打开状态，自动再触发功能将被激活，直至触发成功。2、避免由于电感式负载导致触发。 对于电感式负载，电流同步将保证在前半波中存在电流可用的时候，新的半波中无需再建立触发脉冲，前半波存在的电流是从相反的一极流向实际的供电电压的。这个芯片的一个特点就是实现了电流同步。这个器件计算双向可控硅栅极和参考电极之间的脉冲输出电压。从而节省了独立的电流同步电路和与其相连的电阻。具有电源电压补偿的电压同步电压检测电路用主电源电压同步参考斜坡电压。同时，15脚上的，独立的主电源输入电流在芯片内部被整形和整流。此电流激活了自动再触发，同时可用于5脚。通过合适的参数设定，
7、达到设定的电压补偿效果是可能的。只有|V15 10|增加到8V以后，才能激活自动触发和供电电压补偿。电阻Rsync定义了过零脉冲的宽度、同步电流、以及主电源电压补偿电流。图4 电压补偿和自动触发失效设置如果不需要供电电压补偿和自动再触发，那么通过设置|V15 10|7能够悬挂这二个功能，设置防法见图4。负载电流补偿电路连续不断的测量负载电流，通过电阻R6的电压降。两个半波的计算结果可以得到负载电流的变化做出快速响应。由于电阻R6上的电压，导致1脚和2脚的输入电流就存在差异。这一区别控制着内部电流源，而该电流源的正电流值可用于芯片的5脚和6脚。5脚产生的输出电流变化，反映了负载电流检测和供电电压
8、补偿的变化，具体见图2。4脚上的有效控制电压是5脚的最终电流和设定的网络参数共同作用的结果。供电电压的增加导致了相位角的增大，负载电流的增加也能导致相位角的减小。这就避免了为了降低转数增加负载，或者为了增加转数而提高电源电压。 负载电流限制总输出负载电流存在于Pin6上。它导致了在11脚上产生电压降。当负载电流的电势达到阈值的70%左右（VT70），Pin6上电压约4.35 V，高负载比较器打开，11脚与12脚之间的开关打开。通过观察这2个管脚间（11脚和12脚）的发光二极管的发光情况，就能实现高负载指示。如果6脚上的电压达到6.2 V左右 (= VT100)，过载比较器被打开。通过9脚的编程
9、可以实现3种结果（操作模式）。模式选择：a) max （V9 = 0）模式在此操作模式下，当V6达到临界值VT100后，13脚连接到VS(11脚)，6脚连接到GND (10脚) 。软起动电容器被短路，且控制相位角被设定到最大max。直到供电电源关闭，否则将一直保持这个状态。当重新上电，电机将在软启动下再次起动。在过负载条件下将13脚与11脚相连，通过在13脚和14脚之间连接其它电阻可能会设置较小的控制角max。b) 自动启动（9脚悬浮）模式 除了6脚没有连接到GND外，在max (V9 = 0)下，电路按照既定启动方式运行。如果V6的值降低到临界值（VT25）25%，电路就将再次被激活并软起动
10、。c) Imax（V9 = V8）模式，见图14 当V6达到最大过载临界值（例如，V6= VT100）的时候，13脚经由电阻R（= 2 k）连接到Pin8（VRef），并且在7脚上没有软起动电容泄放电荷。在此操作模式下，直接负载直流控制（Imax）是可能的。最大绝对额定值如无特殊要求，以Pin10为参照点参数符号数值单位陷电流 Pin11 t10s-Is-is30100mAmA同步电流 Pin15 t10sIsyncVisyncV520mAmA相位调整控制电压 Pins4和8输入电流 Pin4充电电流 Pin14-VIII-Imax0-V85000.5VAmA软起动输入电压 Pins7和8-V
11、I0-V8V脉冲输出输入电压 Pin16 t10s+VI-VI3VIIVV参考电压源输出电流 Pin8 t10sIO1030mAmA负载电流感应输入电流 Pins1和2Ii1mA输入电压 Pins5和6Vi0-V8V过载输出 Pin13IL1mA高负载输出 Pin13 t10sIL30100mAmA存储温度范围Tstg-40到+125结温范围Tj125环境温度范围Tamb-10到+100电气特点如无特殊规定，VS = 13 V、Tamb = 25C、参考点Pin10参数测试条件/引脚符号最小值典型值最大值单位电源 Pin11电压稳压-IS =3.5 mA-IS =30 mA-Vs-Vs14.5
12、14.616.516.8VV电流需求-Vs=13.0V (Pins1、2、8和15开着)-IS3.2mA参考电压源 Pin8参考电压IL =10 AIL =2.5 A-VRef-VRef8.68.68.98.89.29.1VV温度系数IS =2.5 mAIS =10 ATC VRefTC VRef-0.004+0.006%/K%/K电压检测 Pin11 开启临界值-VSon11.312.3V相位控制-同步 Pin15输入电流电压同步IsyncV0.152mA电压限制IL=2 mAVsyncV8.08.59.0V输入电流电流同步 Pin16IsyncI330A参考斜坡，见图5充电电流Pin14- I1100A启动电压Pin3- Vmax1.851.952.05V启动电压的温度系数Pin3TCR-0.003%/K终止电压Pin3-Vmin(V8200mV)R-参考电压I=10 A Pins14和11VR0.961.021.10V温度系数I=10 A Pin14I=1 ATCVRTCVR0.030.06%/K%/K脉冲输出电流V16=-1.2V图6，Pin16I0100125150mA输出脉冲宽度VS=Vlimit Pin16C3 =3.3nF、见图7tP30s自动再触发(放电)重复频率I15150AtPP357.5tP临界电压Pin16VI2060mV
