米乐体育平台登入:进步马达操控驱动器整合度、最大化灵活性

　　本文叙说三相永磁无刷直流马达的作业原理，并介绍两种换向办法在杂乱性、力矩动摇和功率方面的特色、长处和缺陷；一同提出一种立异的

　　与传统的有刷直流马达的机械自换向不同，三相永磁无刷直流马达操控需求一个电子换向电路。本文扼要回忆BLDC马达的作业原理，并介绍两种最广泛运用的换向办法在杂乱性、力矩动摇和功率方面的特色、长处和缺陷；然后提出一种立异的BLDC换向办法，并讨论安森美（onsemi）的新款马达操控器集成电路（IC）的特性和长处，该IC可适用于三种换向办法。

　　BLDC马达是一种旋转式的马达，由定子上的三相电枢绕组和转子上的永磁体组成。BLDC马达的机械结构与传统的永磁有刷直流马达相反，其转子上装有永磁体，定子上装有马达绕组。

　　但是，正如其名，BLDC马达没有电刷，无需定时保护或替换，因而不易遭到磨损。BLDC转子上的永磁体供给一个稳定的磁场，使其成为高功率、高力矩、低转动惯量的马达。BLDC的可靠性和变速驱动才能使其在很多运用中很受欢迎，包含白家电、暖通空调（HVAC）、轿车和工业机械，以及机器人。

　　三相BLDC马达的换向电路一般用分立组件或MCU和整合的功率模块完结。运用分立组件的规划需求很多的规划专业知识和经历来构建和排除故障，需求必定的时刻来施行。选用分立功率级的专用马达操控IC已成为一种更受欢迎的办法，因为简直不需求额定的电路，而且许多制作商为其产品供给专用的配套软件，这大大简化了设置和调试。一个彻底分立的处理计划一般可以将处理计划的组件本钱降到最低。

　　而一个愈加整合的处理计划可以经过削减PCB面积和制作过程来下降全体体系本钱—最少化物料列表（BOM）组件，下降库存本钱，并促进在新规划中快速重用迭代—并进步全体处理计划的可靠性。现在安森美已供给一款带有分立功率级的专用操控IC。

　　与典型的有刷直流马达不同，BLDC马达操控体系被称为逆变器。它包含一个驱动马达的功率级、用于感测无传感器作业的反电势信号检测放大器、用于有传感器作业的编码器或霍尔传感器，以及一个根据MCU的操控器。

　　操控器将速度和方位的回馈信息转换为恰当的PWM信号，以完结对马达的动态操控。逆变器体系有许多优势，可以抵消其在本钱和杂乱性方面的缺陷：更高可靠性和能效，更少噪声，更宽的作业范围以及对速度和力矩的超卓操控。要规划BLDC无刷直流逆变体系，还需求具有电子规划、布板和韧体编程方面的专业知识，并有完结这些作业的东西和资源。

　　梯形操控和磁场导向操控（FOC，又称为向量操控），是在BLDC体系中广泛运用的两种换向算法。梯形换向是最简略的，但却是功率最低、噪声最大的办法。FOC完结起来更杂乱，但一般更安静、更高效。这两种办法都可以选用有传感器或无传感器的作业方式。

　　梯形换向在每个马达相上运用两个功率开关组件，它们遵从预先确定的「开-关」次序。这种办法很受欢迎，因为操控算法很简略，而且可以根据最根底的MCU完结。梯形操控在操控马达速度方面十分有用，但却是功率最低的办法。尽管如此，它在换向过程中仍受高力矩动摇影响，特别是在低速时，梯形换向在需求简略死循环作业的低端运用中很受欢迎。

　　因为非线性要素，发生了巨大的力矩动摇，而且在任何特定时刻，三个马达绕组中只要两个有电流流过。成果，非线性要素发生了噪声和振荡，而且因为电流操控器有必要足够慢，不能对电流从相位到相位的传输瞬态做出回应，因而约束了全体功用。180°换向办法可以经过梯形换向发生高力矩，但120°换向可最小化力矩动摇。开关次序确实定是为了在马达旋转时进行两个接连的马达相位（距离为60°）。

　　FOC是一种更杂乱的换向办法，具有更高的处理要求，更合适于高端运用。与梯形换向比较，FOC的长处包含准确定位、更高的速度、更低的力矩动摇和更低的噪声，以及更高的电源功率。运用FOC换向办法，马达可以根据马达电流回馈去核算电压和电流向量，然后完结无传感器换向，但假如运用需求，也可以运用霍尔效应传感器。

　　FOC可以在广大的作业电压范围内坚持高功率，可以对速度和力矩进行准确的动态操控。在FOC中，三个定子电流代表一个由正交力矩和磁通重量组成的向量。克拉克和帕克的数学改换将不一同间的沟通电流和电压波形转换为直流值，大大简化了下流的处理要求。FOC的首要缺陷是需求添加处理才能，这或许需求一个更强壮的MCU。

　　尽管DTC和DTFC现已存在了一段时刻，但Theta Power Solutions, Intl （TPSI）开发了一种新的无传感器BLDC换向法，直接操控力矩和磁通量。尽管DTFC不是一个新概念，TPSI开发出了一种共同的、更有用的办法，为BLDC马达供给磁通弱化，以进步高速才能。

　　TPSI的无传感器处理计划是制动算法的抱负挑选，可以供给高惯性负载的可控减速。它选用了高速数据总线，可以传输实时马达回馈信息，以供给每安培最大力矩（MTPA）的操控电流。它在一切负载条件下（甚至在饱满状态下）都能保证马达的高功率，并具有热补偿功用，让马达可以不间断运转或在极点温度下运转。

　　关于需求在十分低的速度下取得准确力矩的运用，TPSI的无传感器处理计划可以很好地处理这一问题，因为不需求传感器，让用户可以下降体系本钱。

　　安森美ecoSpin系列可装备马达操控器可选用上述三种操控办法中的任何一种。ECS640A是该系列的第一个组件，是一个体系级封装（SiP）计划。它整合了Arm Cortex-M0+微操控器、检测放大器、参阅放大器、自举二极管，以及为高电压、高速运转而规划的高压栅极驱动器，统合在10mmx13mm的QFN封装中。它可以驱动作业电压高达600V的MOSFET和IGBT（FAN73896），并有六个栅极驱动器输出，可向外部功率器材供给350mA/650mA（典型值）的栅极电流。该器材包含GPIO霍尔传感器输入，以支撑所需的感测操作，并有三个独立的低端源引脚，答应进行单一或多个分流丈量。

　　小尺度和高整合度使得该组件合适与分立功率组件一同运用，以最大极限地进步扩展性。它配有一个由闪存加载器、器材发动和体系文件、外设驱动器（CMSIS-Driver款式）组成的软件开发东西包（SDK），以及用于外设演示的示例代码。安森美还与Theta Power Solutions, Inc.协作，为ECS640A供给DTFC固件，这使得在Arm Cortex-M0+处理器上完结优化的马达功用。

　　易于运用的图形用户接口简化了代码开发，加速产品上市。这种整合的处理计划为所运用的特定马达主动生成系数参数，使体系易于设置而且可以快速运转，不会因旋转马达的细节遗漏而犯错。

　　BLDC马达在各种运用中越来越受欢迎，但需求恰当的换历来充分发挥其优势。在挑选BLDC马达操控器IC时，挑选能供给最多换向挑选和高整合度的IC是有意义的。ECS640A马达操控器供给灵活性和易用性，支撑有传感器和无传感器运用。