VDD（21），VSS（22）：分别为数字电压与数字地。
/FWD（23）：输入，正、反转控制。逻辑低为正转。
/START（24）：输入，启动、停止控制。逻辑低为启动。
MUX-IN（25）：在独立工作模式的初始化阶段，该脚先是输出，用于指出PWM的极性是低电平有效，基本频率50Hz。然后又变成模拟输入，分时读入的电压确定了MC3PHAC工作的各种参数。
SPEED (26)：在独立工作模式的初始化阶段，该脚先是输出，用于指出PWM的极性是高电平有效，基本频率50Hz。初始化结束后又变成模拟输入，读入的电压对应于电机转速。
ACCEL (27)：在独立工作模式的初始化阶段，该脚先是输出，用于指出PWM的极性是低电平有效，基本频率60Hz。初始化结束后，又变成模拟输入，读入的电压对应于电机加减速时间。
DC-BUS（28）：在独立工作模式的初始化阶段，该脚先是输出，用于指出PWM的极性高电平有效，基本频率60Hz。在工作时，变成模拟输入，以5.3KHz频率读取正比于直流母线电压的模拟电压。在独立工作模式中，3.85V(110%额定值)时芯片输出RBRAKE信号，而额定值定义为3.5V。
1.2 MC3PHAC的应用及工作说明
图1 MC3PHAC应用线路
MC3PHAC的一种应用线路见图1。上电复位后，系统进入初始化及运行状态，完成如下任务：
（1）采样VBOOST-MODE引脚，逻辑高表明芯片为独立工作模式，并继续下列工作。
（2）PWMPOL-BASFREQ引脚为输入, MUX-IN, SPEED, ACCEL, DC-BUS依此输出为低,并测PWMPOL-BASFREQ引脚电平。例如，在MUX-IN为低时测得该脚电平也为低，说明这两根线相连，应是PWM输出低有效，基本频率50Hz。如图1所示。若将SPEED与PWMPOL-BASFREQ相连，应是PWM输出高有效，基本频率50Hz。而ACCEL，DC-BUS与PWMPOL-BASFREQ分别相连，对应的是60Hz的情况。
（3）接下来，多输入引脚MUX-IN又变成模拟输入，PWMFREQ-RXD，RETRY-TXD，DT-FOULOT， VBOOST-MODE依此为低，MUX-IN上顺序出现的是上述引脚所接电阻与R1分别组成的电阻分压值，这些不同的电压值确定了相应的参数。
（4）PWMFREQ-RXD引脚为低时,确定PWM开关频率。当晶振频率是4MHz时，MUX-IN上的电压与频率关系如下：
点击看原图
在图1中，取R5=1K, (5V/(1+6.8))1=0.64V, ∴ f=5.291KHz。
（5）故障后重试时间的比例因子是12秒/V,时间范围是1-60秒。取RETRY-TXD引脚上的R4=8.2K，可推出故障后重试时间的间隔是32.8秒。
（6）DT-FAULOUT引脚为低时,确定死区时间。死区时间的比例因子是2.075μS/V,可推出DT-FAULOUT引脚上的R3=5.1K时, 死区时间约4.5μS。
（7）VBOOST-MODE输出为低时, 确定电机在低频时的定子电压补偿。这是指0Hz情况下提升的电压与额定电压的百分比，最大40%，对应的比例因子是8%/V。取R2=12K，可推出0Hz时补偿25.5%的额定电压。
（8）加速度确定。加（减）速度的比例因子是(25.6Hz/S)/V,可实时调节。但R7与R6之和应小于10K，常取R7=4.7K。由于本应用中不需较大的加速度，R6选用2K的电位器与3K电阻串联，最大加速度为51.2Hz/S。注意加、减速度是一致的。
（9）转速控制。转速控制的比例因子是25.6Hz/V,可实时调节，频率范围为1~128Hz。R8与R9之和小于10K，取R7=4.7K，R9也选用2K的电位器与3K电阻串联，实际调速范围为1~51.2Hz。MC3PHAC对转速的控制采用32位计算，分辨率可达4mHz。在独立工作模式中，对转速输入信号采用24位的数字滤波，加强了在噪声环境中转速的稳定性。
（10）在/START，/FWD引脚上外接开关用作起动/停止，正/反转控制。注意两引脚应有上拉电阻，避免不确定的电位。在每次起动时，MC3PHAC都先只向三相下桥臂的IGBT送出占空比50%的PWM波，时间100ms，使上桥臂的控制电路自举充电，得到控制电压。
（11）其他：逆变器的过流信号经光耦隔离后送入FAULTIN引脚。另外，由于本应用中加减速控制约为25Hz/秒，负载转动惯量不大，因此在减速过程中因回馈制动在直流母线侧电容上的电压升高较小，为简便起见，省去了28脚的直流母线监测及由IGBT和能耗电阻组成的直流能耗制动装置。因此，DC-BUS和RBRAKE两引脚均未用。
从上述说明可以看出，MC3PHAC是一个外部连接简单、功能全面的PWM智能控制芯片，它应是一个内部固化了控制程序，面向电机控制的微处理器。由于没有软件编程的要求，节省了开发成本。当然，读者也可用MCS51之类的单片机通过串行口与它相连，工作于微处理器控制模式，可对开关频率、死区时间、定子电压补偿等等作灵活设定，并增加键盘显示等功能。
MC3PHAC输出的SPWM波的基波是正弦波叠加了一个三次谐波，即马鞍型波，可比纯正弦波提高15%的电压，加大了输出转矩。
2 功率驱动与控制电源设计方案
在变频器的设计中,具有驱动及保护的智能功率模块(IPM)已成为首选。由Fairchild公司推出的小型双列直插运动控制智能功率模块（Motion-SPM in Mini-DIP,以下简称Motion-SPM）FSBS（B）系列（3A-30A /600V，适用电机0.3KW-2.2KW），相比原来的FSAM系列模块，体积小，保护功能更完善。它的3个上桥臂驱动电路，是采用自举电路充电得到控制电压，因此整个模块仅需一组15V电源。Motion-SPM的上下桥臂驱动电路都有欠压保护,下桥臂的IGBT还带有软关断的短路保护，通过改变外接的短路电阻，可以设定用户所需的故障电流保护值。Motion-SPM的PWM输入接口可直接与3.3V及5V的CMOS/TTL电平相连,高电平有效，这些口内部有下拉的3.3K电阻，确保无信号时为低电平。由于采用了HVIC技术，信号地可与功率地相连，免去光耦。但在本设计中，为考虑安全起见，仍采用光耦作强、弱电的隔离。选用Motion-SPM的考虑一是价格要比其他同类产品低，二是体积小，3A/600V至30A/600V的模块为同一封装形式，包括引脚在内的最大尺寸3244mm，接线也较简单。限于篇幅，详细情况读者可参考文献[2]。本文选用了FSBS15CH60（15A/600V）的模块，驱动0.75KW的交流电机。
图2 FSD200 单片开关电源电路
控制电源采用了Fairchild公司推出的小功率单片开关电源FSD200，它在230V15%时输出功率为7W，双列直插封装，价格低廉，外围线路十分简单。FSD200有这样一些显著特点：①开关频率能在4ms内从130KHz变到138KHz，这种将开关频率在一定波段内抖动的方法，可将谐波能量分散，有效抑制采用固定开关频率带来的高次谐波所产生的干扰。这不仅减少了EMI，而且可用低成本的电感来代替开关电源通常使用的进线滤波器。②不需反馈绕组。FSD200通过与直流母线相连的Vstr引脚，将外部高压送入内部的高压调节器Hvreg变到7V，作为芯片的控制电压，省去了反馈绕组。其他还有过负荷保护、过热关断、软起动、在待机状态时减少开关损耗的自举操作方式等，详细情况读者可参考文献[3]。
采用FSD200设计的变频器控制电源电路图参见图2，为单端反激式功率变换线路。4.7V的稳压管与线性光耦PC817组成了常见的隔离式反馈电路，光耦的输出直接与FSD200的反馈电压输入端Vfb相连，省去了反馈绕组。5V组的电压实际在5.1~5.2V。读者也可采用常用的TL431稳压管，电压调整率更好，线路稍复杂些。图2仍采用交流220V整流滤波，是为了在仅对控制部分调试时有5V及15V电源供给。正常工作时该部分也可省略，直接与逆变器的直流母线相连。
3 结论
本文通过优化设计，对小功率变频器的开发提出了一种性价比高的解决方案，简单易行，无需软件开发，硬件成本低。由该方案组成的小功率变频器在运行中被证明是可靠的。. | 
