一 控制電路

控制電路HJ4312A是專為三相無刷電機設計的閉環控制器，采用全硬件厚膜集成架構，內部高度集成三相霍爾解碼器、速度反饋環、雙單穩多諧振蕩器、PWM控制器、電流門限比較器、精密電壓基準等核心模塊，無需外接復雜控制電路，可從硬件層面實現轉速閉環控制。

其控制原理簡潔且精準：將三相無刷電機的霍爾信號經3倍頻后，以定脈寬形式輸入PWM控制器的誤差放大器，完成轉速閉環反饋；采集的過流信號經電流門限比較器輸出后，同樣以定脈寬形式輸入PWM控制器，實現PWM信號的逐周期關斷。配合內置誤差放大器，通過調節其外部PID拓撲結構及參數，依據電機實際轉速與扭矩變化范圍精準給定轉速電壓，即可適配不同工況下的控制要求。

典型應用圖如下所示：

圖1 HJ4312A+HJG4306典型應用

二 核心電參數

三 邏輯時序表

四 應用注意事項

4.1轉速反饋信號固定脈寬設置

若目標電機的額定轉速為3000RPM，且所用電機轉子上的永磁體為一對磁極，則電機每完成一周機械旋轉，每個霍爾效應傳感器便會傳遞一個脈沖周期，三個傳感器將生成三個獨立的脈沖周期；同時，HJ4312A轉速反饋信號端T-OUT會產生一個脈沖周期數為3的脈沖信號，每個脈沖分別對應傳感器脈沖的上升沿與下降沿。當電機每秒轉速為50轉時，轉速反饋信號每秒將產生150個脈沖，即頻率為150赫茲。由此可知，轉速反饋信號的脈沖周期為6.66ms，其脈沖寬度可設定為反饋信號脈沖周期的70%~80%，具體計算公式如下：

τ=0.5×Rx×Cx

τ：輸出脈沖寬度（s）；

0.5：為單穩態震蕩電路的時間常數；

Rx：為轉速反饋信號脈寬設定電阻（Ω）；

Cx：為轉速反饋信號脈寬設定電容（F）。

4.2轉速模擬給定及PID補償網絡

圖2轉速給定及PID補償網絡

由電阻R17與電容C15構成的低通濾波網絡，對Tout端輸出的固定脈寬轉速反饋信號進行深度濾波后，輸出類直流信號。

電阻R18、R19、R20與電容C12、C13、C14共同組成PID補償網絡，通過調節該網絡，可在速度給定電壓Tach保持不變的條件下，使電機無論是空載還是帶載運行，轉速均維持在目標轉速附近。其核心目的在于保持內部誤差放大器EA的EAO輸出電壓穩定，唯有如此，后級PWM信號的占空比才能保持恒定。需要注意的是，EAO輸出電壓對PWM信號占空比的有效控制范圍為0.6~3.6V，超出此范圍將無法實現對電機的有效控制。

4.3電流整流

采樣電阻Rsense的取值需結合電機特性、+Vs電壓及比較器門限電壓共同確定，HJ4312內部預設的比較器門限電壓為0.5V。當采樣電壓超過0.5V的閾值時，電流比較器將發生反轉，系統內部會逐周期關閉PWM信號，使驅動電路輸出的上臂橋關斷以降低系統電流，電流會衰減一個固定周期，時長約為30微秒。

4.4系統供電

該方案通過同步降壓DC/DC變換器芯片，將功率側的電源+Vs降壓后輸出Vcc，為控制部分供電。選用的同步降壓DC/DC變換器芯片為HJ33401，其輸入電壓最高可達40V，輸出電流最大為600mA，下圖中輸出的VCC電壓為+12V。若選用該同步降壓DC/DC變換器芯片，為提升轉換效率，PCB布局請參考HJ33401同步降壓DC/DC轉換器應用手冊。

圖3 控制系統供電電路

五典型應用評估板

圖4 應用評估板

六擴展應用注意事項

6.1驅動電路電平兼容問題

HJ4312A控制器的六路輸出預驅信號幅度為0~VCC，且為低電平有效。若后級驅動器的輸入信號電平與前級控制器輸出的預驅信號無法直接匹配，需進一步對預驅信號進行相位或電平轉換處理。如需對預驅信號進行相位處理，可搭配使用帶施密特功能的反相器HJ40106進行反相，以解決有效電平的兼容問題；關于電平轉換則可以使用光耦來完成，不建議使用HJ4312A控制器的5V基準Vref來供電，因其輸出電流能力最大10mA，故光耦的接收端電源建議使用線性穩壓器來供電以確保整個系統能穩定工作。

6.2信號隔離設計

如需搭配MCU進行遠程控制，可以通過光耦實現電氣隔離，防止控制電路側的故障電壓或電流串入上位機，避免MCU等核心器件受損，從而提升整個控制系統的安全性與抗干擾能力。

圖5控制系統隔離電路