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关于制动秘籍的介绍

MPS芯源系统 2019-10-10 17:18 次阅读

制动的挑战

道路千万条,安全第一条;

制动不规范,研发两行泪。

刹车制动除了要遵守交通规则,还有能量守恒规则。

如图1所示,当电机驱动器进行反接制动减速时,在制动过程的①阶段内,存储在电机内的动能会通过电机驱动器以电能的形式返回至电源,给母线电容进行充电,这将会导致母线电压的升高,一旦机电系统无法正确地处理这一部分的能量,那么节能减排的好事将会变成破坏性的伤害——这个升高的电压可能会击穿驱动或者其他接至相同电源的电路。(想要详细了解电机制动方式和基础知识的小伙伴们可以去看上一篇文章“制动秘籍之基础篇”。)

Q:因此,如何解决这一问题,化解过压损害呢?

A:少侠,我看你天资聪颖,就把这本制动中的 “踏雪无痕”传授给你。这一次,为了方便叙述,我们还是以直流电机系统为例,但该分析和应用方法同样适用于无刷直流电机系统,以信接物,童叟无欺。

关于制动秘籍的介绍

图1:直流电机系统反接制动图

对于处理制动回流的能量,一共有三招:

第一招是吸收——增加母线电容的容值,该方法比较适用于小功率的场合。

第二招是耗散——采用有源钳位的方式,将回流的能量通过热的形式散发出去。

第三招是转换——这一招变化多端,可以是将能量回馈到电池端或者逆变入电网,当然也可以将多个负载母线并联,使得回流的能量供给其它负载使用。

1   吸收——增加母线容值

这一招仿佛吸星大法般,将回流的能量通过母线电容进行吸收。但是,一个最重要的问题就是,多大的电容是合适的?(土豪可以不管那么多。)这里小编用一个比较简化的方法进行求解。制动回流的能量是从电机轴端通过电机到驱动器,最后到母线上的,所以制动回流的最大功率可表示为:

Pmax = PmotorMBRŋdriverŋmotor(1)

其中Pmotor是电机运行的功率;MBR是电机制动瞬间的功率放大系数,这是考虑到制动瞬间的功率很大,所以在电机运行功率的基础上进行放大,通常可选取160%;ŋdriver是驱动器的效率,通常为98%;ŋmotor是电机的效率,通常为90%。

在母线端,电容的吸收能量的能力肯定是要强过制动回流能量的,这才能够将电压稳在安全等级之下,所以根据电容功率公式可得:

0.5C(Uclamp - UBSB)2 ≧ Pmax(2)

其中C为电容容值;Uclamp为所需的钳位电压,母线电压不能超过该钳位电压;UBSB为电机正常工作时的母线电压。将式(2)进行变换可得所需电容的容值选取范围:

C ≧ 2Pmax / (Uclamp - UBSB)2 (3)

2  耗散——有源钳位

对于大功率系统,由于制动时回流的能量更多,导致制动瞬间母线电压会被升高更多,因此即时地将回流的能量消耗掉才是较为有利于系统的解决方法。如图2,可以采用有源钳位电路将制动回流能量的消耗,从而达到降低母线电压的作用,这种方法在伺服系统中经常被使用。

当母线电压上升使得采样电压超过参考值Ref时,有源钳位电路中的MOSFET开通并将能量消耗在刹车电阻上。对于刹车电阻的选取,一般要考虑两点:

① 在制动瞬间,回流能量所带来的母线电压升高是否能够被快速地抑制掉,这和电阻的阻值有关,通常为几欧至几十欧。

② 由于制动回流的能量是通过刹车电阻转换为热能散发出去的,所以刹车电阻的额定功率要符合散热的要求。对于实际的选择,可能还得结合整个系统的应用工况和功率大小,此处就不再继续展开了。

关于制动秘籍的介绍

图2:有源钳位电路耗散能量

这一招有几种变招,可以根据实际情况进行使用:如果整个系统中是采用电池进行供电的,那么回流的能量将会被馈入电池端;如果整个系统是一个电网的系统,可以通过逆变将能量馈入电网;如果整个系统是母线上并联了多个负载的系统,如图3所示(此处是电机负载),并且多个电机进行工作时不会同时运行在制动状态,那么回流的能量就能够被其余正在运行的负载利用起来,简单实惠。

3   转换——回馈能量

这一招有几种变招,可以根据实际情况进行使用:如果整个系统中是采用电池进行供电的,那么回流的能量将会被馈入电池端;如果整个系统是一个电网的系统,可以通过逆变将能量馈入电网;如果整个系统是母线上并联了多个负载的系统,如图3所示(此处是电机负载),并且多个电机进行工作时不会同时运行在制动状态,那么回流的能量就能够被其余正在运行的负载利用起来,简单实惠。

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图3:母线并联系统

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03是一款单芯片高效助推器,适用于智能电源镇流器和LED驱动器,专为汽车前照灯应用而设计,如远光灯,近光灯,DRL(日间行车灯),转向指示灯,雾灯,静态转弯, NCV78703专为高电流LED设计,NCV78723(双通道降压)/ 713(单通道)提供完整的解决方案,可驱动多达60 V的多个LED串。它包括电流模式电压提升控制器也可作为输入滤波器,具有最少的外部元件。可定制输出电压。两个器件NCV78703可以组合在一起,升压电路可以一起工作,起到多相增压器(2相,3相,4相,5相,6相)的作用,以进一步优化滤波效果。增强并降低总应用BOM成本以获得更高功率。由于SPI可编程性,单个硬件配置可以支持各种应用程序平台。 特性 单片 多相助推器 整体效率高 最小外部组件 电池电流纹波低的有源输入滤波器 集成升压控制器 可编程输入电流限制 降低电感尺寸的高工作频率 电流检测分流电阻的PCB走线是可能的 低EMC辐射 用于动态控制系统参数的SPI接口 失败保存操作(FSO)模式,独立模式 综合故障诊断 应用 终端产品 远光灯 近光灯 DRL 位...
发表于 07-30 11:02 55次 阅读
NCV78703 用于汽车前照灯的多相增压LED驱动器

NCV78702 用于汽车前照灯的多相增压LED驱动器

02是一款单芯片高效助推器,适用于智能电源镇流器和LED驱动器,专为汽车前照灯应用而设计,如远光灯,近光灯,DRL(日间行车灯),转向指示灯,雾灯,静态转弯, NCV78702专为高电流LED设计,NCV78723(双通道降压)/ 713(单通道)提供完整的解决方案,可驱动多达60 V的多个LED串。它包括电流模式电压提升控制器也可作为输入滤波器,具有最少的外部元件。可定制输出电压。两个器件NCV78702可以组合在一起,升压电路可以一起工作,作为多相增压器(2相,3相,4相),以进一步优化增压器的滤波效果,降低总应用BOM成本更高的功率。由于SPI可编程性,单个硬件配置可以支持各种应用程序平台。 特性 单片 多相助推器 整体效率高 最小外部组件 电池电流纹波低的有源输入滤波器 集成升压控制器 可编程输入电流限制 降低电感尺寸的高工作频率 电流检测分流电阻的PCB走线是可能的 低EMC辐射 用于动态控制系统参数的SPI接口 失败保存操作(FSO)模式,独立模式 综合故障诊断 应用 终端产品 远光灯 近光灯 DRL 位置或驻车灯 转动指示...
发表于 07-30 11:02 40次 阅读
NCV78702 用于汽车前照灯的多相增压LED驱动器

NUD4011 LED驱动器 低电流

稳压器& LED驱动器旨在取代用于驱动AC / DC高压应用(高达200 V)LED的分立解决方案。外部电阻允许电路设计人员为不同的LED阵列设置驱动电流。这种分立式集成技术通过将单个组件组合到一个封装中来消除单个组件,从而显着降低系统成本和电路板空间。这种恒流稳压器& LED驱动器是一种小型表面贴装封装SO-8。 特性 为变化的输入电压提供恒定的LED电流。 外部电阻允许设计人员设置电流 - 最高70 mA。 应用 便携式电脑:备用电池应用和简单的Ni-CAD电池充电。 工业:通用照明应用和小家电。 汽车:尾灯,定向灯,倒车灯和圆顶灯。 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 10:02 27次 阅读
NUD4011 LED驱动器 低电流

NCP4586 LDO稳压器 150 mA 高PSRR 低噪声

6是一款CMOS 150 mA线性低压差稳压器,具有低噪声,高纹波抑制,低压差,高输出电压精度和低电源电流。该器件提供三种配置:启用高电平,启用低电平,并在输出端启用高电平和自动放电电路。 NCP4586具有固定输出电压版本,范围为1.2 V至5.0 V,增量为100 mV。它有三种封装可供选择:1mm x 1mm UDFN,SOT82-AB和SOT23-5。有关使能,输出电压和封装的具体配置,请联系您当地的销售办事处。 特性 优势 工作输入电压范围:1.7 V至6.5 V 非常适合电池供电的应用 输出电压范围:1.2 V至5.0 V(步长为0.1 V) 联系当地销售办事处用于自定义电压选项 1%输出电压精度(VOUT> 2 V,TJ = 25C) 目前的折返保护 高PSRR:1 kHz时为80 dB 低压差:320 mV典型值。 150 mA 应用 终端产品 后置电源电压处理器,FPGA,DSP的监管 负载点电压调节 噪声滤波 相机,MP3播放器,便携式摄像机 便携式电话 机顶盒,游戏机,DVR 硬盘驱动器,显示器 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 10:02 26次 阅读
NCP4586 LDO稳压器 150 mA 高PSRR 低噪声

NCP1595 同步降压稳压器 1 MHz 1.5 A.

5A是一款电流模式PWM降压转换器,集成了电源开关和同步整流器。它可提供高达1.5A的输出电流和高转换效率。高频PWM控制方案可以提供低输出纹波噪声。因此,它允许使用小尺寸无源元件来减小电路板空间。在低负载条件下,控制器将自动切换到PFM模式,从而在低负载时提供更高的效率。 NCP1595A引脚与2A NCP1597A兼容。 特性 效率高 PWM模式下更高效率的同步整流 集成MOSFET 完全内部补偿 高开关频率,1.0 MHz 低输出纹波 当前模式控制 短路保护 电流模式PWM转换器的内置斜率补偿 + / - 1.5%参考电压 带滞后的热关机 Ext。可调输出电压 快速瞬态响应 低调和最小外部组件 设计用于陶瓷电容器 紧凑型3x3 DFN封装 应用 硬盘驱动器 USB电源设备 无线和DSL调制解调器 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 04:02 11次 阅读
NCP1595 同步降压稳压器 1 MHz 1.5 A.

NCP1597 同步降压转换器 1 MHz 2.0 A.

7A系列是固定的1 MHz频率,高输出电流,同步PWM转换器,集成了低电阻,高侧P沟道MOSFET和低侧N沟道MOSFET。 NCP1597A利用电流模式控制提供快速瞬态响应和出色的环路稳定性,并在轻负载时支持PFM模式,以实现更高的效率。它将输入电压从4.0 V调节至5.5 V,输出电压低至0.8 V,最高可提供2.0 A. NCP1597A具有固定内部开关频率(FSW)和内部软启动可限制浪涌电流。使用EN引脚,关断电源电流最大降至1μA。 其他功能包括逐周期电流限制;短路保护,省电模式和热关断。 NCP1597A引脚与1.5A NCP1595A兼容。 NCP1597B采用10引脚3x3mm DFN封装,性能相同。 特性 优势 输入电压范围4.0 V至5.5 V 典型值+ 5V应用 内部140m / 90m MOSFET 满负荷时效率高 固定1 MHz切换频率 减少输出过滤器组件的大小和值 打嗝模式短路保护 减少热量短路 热关断保护 防止应用程序过热 可调输出电压降至0.8 V 能够调节低输出电压 轻载时的PFM模式 轻负载与固定PWM相比效率提高 应用 终端产品 USB供电设备 硬盘驱...
发表于 07-30 03:02 47次 阅读
NCP1597 同步降压转换器 1 MHz 2.0 A.

NCP1593 同步降压稳压器 1 MHz 3.0 A

3是一款固定的1 MHz,高输出电流,同步PWM转换器,集成了低电阻,高侧P沟道MOSFET和低侧N沟道MOSFET。 NCP1593采用内部补偿电流模式控制,可提供良好的瞬态响应,易于实现和出色的环路稳定性。它可将输入电压从4.0 V调节至5.5 V,输出电压低至0.6 V,并可提供高达3 A的负载电流。 NCP1593包括一个内部固定的开关频率(FSW)和一个内部软启动,以限制浪涌电流。其他功能包括逐周期电流限制,100%占空比操作,短路保护,省电模式和热关断。 特性 优势 宽输入电压范围:4.0 V至5.5 V 能够从各种输入电压源运行 内部90mΩ高侧P沟道MOSFET和70mΩ低侧N沟道MOSFET 高效率和良好的热性能 固定1 MHz开关频率 小输出电感/电容和低输出纹波电压 逐周期电流限制 保护功能 打嗝模式S电路保护 保护功能 过温保护 保护功能 带内部调整的内部固定软启动 能够使用固定的内部SS时间减少外部组件或从外部调整 启动具有预偏置输出负载 保护功能 可调节输出电压低至0.6 V 能力调节低输出电压 轻载期间的自动省电...
发表于 07-30 03:02 8次 阅读
NCP1593 同步降压稳压器 1 MHz 3.0 A

NCP1406 升压转换器 PFM DC-DC 25 V 25 mA

6是一款单芯片PFM升压型DC-DC转换器。该器件旨在为手持式应用提供单个锂电池或两节AA / AAA电池电压,最高可达25 V(带内部MOSFET)输出。该器件内置上拉芯片使能功能,可延长电池使用寿命。除标准升压转换器拓扑外,该器件还可配置用于电压反相和降压应用。该器件采用节省空间的TSOP-5封装。凭借其小型脚踏,该器件也非常适合从3.3 V或5.0 V电源轨产生升压电压。 特性 V 85%效率> OUT = 25 V,I OUT = 25 mA,V IN = 5.0 V 15μA的低工作电流(不切换) 低关断电流0.3μA 低启动电压1.8 V典型值0 mA 内置2​​6 V MOSFET开关,输出电压高达25 V PFM开关频率高达1.0 MHz 芯片启用 反馈引脚开路/短路保护 输出电压软启动 输入欠压锁定 热关机 低调和最小外部件 微型微型TSOP-5封装 无铅封装可用 应用 LCD偏置 白光LED驱动器 OLED驱动程序 个人数字助理(PDA) 数码相机 移动电话 手持游戏 手持式乐器 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 03:02 25次 阅读
NCP1406 升压转换器 PFM DC-DC 25 V 25 mA

NCV891334 降压型稳压器 双模式 2 MHz低IQ

x34是一款双模式稳压器,适用于汽车电池连接应用,必须使用高达45 V的输入电源。混合低功耗模式允许NCV891x34作为PWM降压转换器或低压差线性稳压器工作,NCV891x34适用于汽车驱动器信息系统中经常遇到的低噪声和低静态电流要求的系统。复位(具有固定延迟)和故障引脚(标记低输入电压和高温警告)简化了与微控制器的接口。 提供了两个引脚来同步切换到时钟或另一个NCV891x34。 NCV891x34还提供汽车电源系统中的一些保护功能,如电流限制,短路保护和热关断。此外,即使使用小电感值和全陶瓷输出滤波电容,高开关频率也会产生低输出电压纹波 - 形成节省空间的开关稳压器解决方案。 特性 轻载条件下40μAIq 3.0 PWM中的最大输出电流NCV891334中的模式 内部N通道电源开关 VIN工作范围3.7 V至36 V,承受负载转储至45 V 逻辑电平使能引脚可以连接电池 固定输出电压5.0 V或3.3 V,精度为±2% 2 MHz自激开关频率 输入和输出同步引脚 汽车要求现场和控制变更的NCV前缀 可湿性侧翼DFN(针边电镀) 这些器件无铅且符合RoHS标准 应用 终端产品 ...
发表于 07-30 02:02 9次 阅读
NCV891334 降压型稳压器 双模式 2 MHz低IQ

NCV33163 降压/升压/反相转换器 开关稳压器 2.5 A.

63系列是单片电源降压升压型反向开关稳压器,包含直流 - 直流转换器所需的主要功能。该系列专门设计用于升压(升压),降压(降压)和电压反相应用,并且外部元件数量最少。 这些器件包括两个高增益电压反馈比较器,温度补偿基准,受控占空比振荡器,具有自举功能的驱动器,可提高效率,以及高电流输出开关。保护功能包括逐周期电流限制和内部热关断。还包括一个低压指示器输出,设计用于与基于微处理器的系统连接。 这些降压升压型反向开关稳压器采用16引脚双列直插式热电阻塑料封装,可提高导热性能。 特性 输出开关电流超过2.0A 2.5V至60V输入电压 低待机电流 精确2%参考 受控占空比振荡器 具有Bootstrap功能以提高效率的驱动程序 逐周期电流限制 内部热关断保护 直接微处理器接口的低压指示灯输出 加热标签电源包 湿度敏感度等级(MSL)等于1 NCV前缀,适用于需要现场的汽车和其他应用并改变C. ontrol 无铅封装可用 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 00:02 73次 阅读
NCV33163 降压/升压/反相转换器 开关稳压器 2.5 A.

NUD4001 LED驱动器 高电流

稳压器& LED驱动器旨在取代用于在5V,12V或24V低压AC / DC应用中驱动LED的分立解决方案。外部电阻允许电路设计人员为不同的LED阵列设置驱动电流。这种分立式集成技术通过将单个组件组合到一个封装中来消除单个组件,从而显着降低系统成本和电路板空间。该器件是一个小型表面贴装封装SO8。 特性 为不同的输入电压提供恒定的LED电流。 外部电阻允许设计人员设置电流 - 最高500 mA。 AEC-Q101合格且PPAP能力 适用于汽车和其他需要独特应用的NSV前缀场地和控制变更要求 应用 汽车:尾灯,定向灯,倒车灯和圆顶灯。 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 23:02 56次 阅读
NUD4001 LED驱动器 高电流

NCP302155 集成驱动器和MOSFET 55 A.

155将MOSFET驱动器,高端MOSFET和低端MOSFET集成在一个封装中。驱动器和MOSFET已针对高电流DC-DC降压功率转换应用进行了优化。与分立元件解决方案相比,NCP302155集成解决方案大大降低了封装寄生效应和电路板空间。 特性 平均电流高达55A 能够以高达2 MHz的频率切换 兼容3.3 V或5 V PWM输入 支持Intel®PowerState 4 使用3级PWM的零交叉检测选项 内部自举二极管 热警告输出和热关机 应用 终端产品 台式机和笔记本微处理器 服务器和工作站,V-Core和非V核DC-DC转换器 大电流DC-DC负载点转换器 小型电压调节器模块 电源和笔记本 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 22:02 78次 阅读
NCP302155 集成驱动器和MOSFET 55 A.

NCP303151 集成驱动器和带集成电流监视器的MOSFET

151将MOSFET驱动器,高端MOSFET和低端MOSFET集成到单个封装中。驱动器和MOSFET已针对高电流DC-DC降压功率转换应用进行了优化。与分立元件解决方案相比,NCP303151集成解决方案大大降低了封装寄生效应和电路板空间。 特性 能够达到50 A的平均电流 30 V / 30 V击穿电压MOSFET具有更高的长期可靠性 能够以高达1 MHz的频率切换 与3.3兼容V或5 V PWM输入 正确响应3级PWM输入 精确电流监测 具有3级PWM的过零检测选项 内部自举二极管 欠压锁定 支持英特尔®PowerState 4 应用 桌面和笔记本微处理器 图形卡 路由器和交换机 支持英特尔®PowerState 4 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 22:02 56次 阅读
NCP303151 集成驱动器和带集成电流监视器的MOSFET

NCP302040 集成驱动器和MOSFET 40 A.

040将MOSFET驱动器,高端MOSFET和低端MOSFET集成在一个封装中。驱动器和MOSFET已针对高电流DC-DC降压功率转换应用进行了优化。与分立元件解决方案相比,NCP302040集成解决方案大大减少了封装寄生效应和电路板空间。 特性 平均电流高达40A 能够以高达2 MHz的频率切换 兼容3.3 V或5 V PWM输入 正确响应3级PWM输入 支持英特尔®电源状态4 应用 终端产品 台式机和笔记本微处理器 电源和笔记本电脑 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 22:02 79次 阅读
NCP302040 集成驱动器和MOSFET 40 A.

NCP302150 集成驱动器和MOSFET 45 A.

150将MOSFET驱动器,高端MOSFET和低端MOSFET集成在一个封装中。驱动器和MOSFET已针对高电流DC-DC降压功率转换应用进行了优化。与分立元件解决方案相比,NCP302150集成解决方案大大降低了封装寄生效应和电路板空间。 特性 平均电流高达45A 能够以高达2 MHz的频率切换 兼容3.3 V或5 V PWM输入 正确响应3级PWM输入 支持英特尔®电源状态4 使用3级PWM进行零交叉检测的选项 热警告输出和热关机 应用 终端产品 台式机和笔记本微处理器 服务器和工作站,V-Core和非V-Core DC-DC Con转换器 小型电压调节器模块 高电流DC-DC负载点转换器 电源和笔记本 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 21:02 90次 阅读
NCP302150 集成驱动器和MOSFET 45 A.

NCP302055 集成驱动器和MOSFET 50 A.

055将MOSFET驱动器,高端MOSFET和低端MOSFET集成在一个封装中。驱动器和MOSFET已针对高电流DC-DC降压功率转换应用进行了优化。与分立元件解决方案相比,NCP302055集成解决方案大大减少了封装寄生效应和电路板空间。 特性 平均电流高达50A 能够以高达2 MHz的频率切换 兼容3.3 V或5 V PWM输入 支持Intel®PowerState 4 使用3级PWM的零交叉检测选项 内部自举二极管 热警告输出和热关机 热关机 应用 终端产品 台式机和笔记本微处理器 服务器和工作站,V -Core和非V-DC DC-DC转换器 大电流DC-DC负载点转换器 小型电压调节器模块 电源和笔记本 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 21:02 71次 阅读
NCP302055 集成驱动器和MOSFET 50 A.

NCP6992 AIRFUEL-MR无线电源发送器ASIC

2是一款无线电源ASIC,可提供符合AirFuel MR标准的非接触式6.78 MHz电力传输单元(PTU)所需的电源,测量和支持功能。 NCP6992与蓝牙信令协议(BLE)相结合,通过管理功率传输(包括效率和故障条件管理),有助于调整和优化发送器线圈的功率。 特性 输入电压范围4.5V至22V 提供小型7x7mm²可湿性侧翼电镀QFN-56封装,间距0.4mm 直接从墙上适配器或USB端口供电 可通过3.4 MHzI²C接口进行广泛编程 50 W功率升压控制器,具有可在9V至55.2V(200mV步进)下编程的转换器,具有OVP和自动控制输入选项 可配置的睡眠模式和使用直接输入控制的快速唤醒循环 In集成式降压转换器5V& 500mA 2通用GPIO可用于逻辑I / O,ADC输入或时钟输出 系统LDO可编程为1.2V至3.6V,100 mV步进,带动态电压调节(DVS) USB BC 1.2检测的前端 具有OCP的四相可选6.78MHz PA驱动器 用于天线切换的PWM控制继电器驱动器 用于PA电源电压,电流和温度测量的10位ADC 一个阻抗控制检测器 具有ADC读数的差分...
发表于 07-29 18:02 61次 阅读
NCP6992 AIRFUEL-MR无线电源发送器ASIC