基于MOSFET和IGBT器件在电机控制应用中的选择

长期以来，发动机控制一直处于研究和开发活动的前沿，其目标是在两个层面上找到有效和高效的微电子解决方案，一个是计算软件，另一个是可以在微电子层次集成的电力电子硬件硬件。

电动机控制器的目的是能够手动或自动作用于电动机上（起停、前进-反转、速度、扭转和防止电压过载）。电机控制的集成电路（ICs）在应用领域的各个方面都代表了创新的关键时刻，这些应用领域对成本、尺寸、性能等因素特别敏感。汽车行业和工业自动化无疑是最具代表性的行业。

市场提供不同类型的电动机，因此，控制策略取决于它们的结构。直流永磁电机的定子由两个或两个以上的磁极组成。另一方面，转子由连接到机械开关的绕组组成。

无刷直流电动机的英文缩写是BLDC，这是一种带有永磁体的同步无刷电机，永磁体围绕固定的电枢旋转（图1）：其转子和定子以相同的频率旋转。转子和电机定子之间的切换不是机械的，而是电子的。不像刷直流，它不需要连接到电机轴的功能。

图1：无刷直流电动机使用基于位置传感器和MCU的电子开关系统，该系统确定将正时扭矩施加到电动机的开关正时

在有刷电动机中，转子和电刷通过反转磁场产生连续改变方向的电流。 另一方面，在无刷电动机中，电流反转是通过微控制器控制的一组功率晶体管（通常为IGBT）以电子方式获得的。 他们驾驶的主要问题是了解发动机的确切位置。 只有这样，控制器才能知道要操作哪个相（图2和3）。 通常通过使用霍尔效应传感器或光学型传感器来获得转子相对于定子的位置。

图2：用于无刷电动机的应用电路

直流无刷电机的典型应用是无法更换零件（电刷）的，因为这些系统是密封的（例如硬盘）。

MAX14871直流电动机驱动器为电压在4.5V至36V之间的有刷电动机提供了简单的驱动器。 它具有无泵充电设计，可减少外部组件并降低电源电流。

图3：有刷电机的应用电路

来自RHOM半导体的BD63005AMUV是一个三相无刷电机驱动，额定供电电压为33V，额定输出电流为2A（峰值3.5A）。它从霍尔传感器产生驱动信号，通过输入控制信号驱动PWM。此外，该电源可以使用12v或24v，并具有各种控制和综合保护功能，使之适用于各种用途。

无刷直流电动机（BLDC）在家用电器和消费类电子产品中非常受欢迎。在这些应用中，需要高效率的标准，因此需要更好的技术来将总功率损耗降至最低。

Power Integration BridgeSwitch driver系列采用高侧和低侧高级FREDFET系列（快速恢复二极管场晶体管），在300w无刷直流电机驱动应用中效率超过98.5%。巨大的效率和分布式热足迹架构消除了散热器的需求，降低了系统成本和重量（图4）。

BridgeSwitch提供内部故障保护功能和外部系统级监视。外部监控包括具有四个欠压电平和一个过压电平的直流总线感测以及驱动。

电源控制是软件和硬件的固有组合。硬件组件由诸如IGBT、功率二极管之类的电子控制设备表示，而软件组件是与硬件组件的（硬件组件控制）控制相关的组件，其中控制模型变得越来越复杂。

该电机控制电路的目标是快速激活和停用线圈中的电流，以最小的开关或传导损耗。它需要使用MOSFET和IGBT。这两种半导体器件均满足电机控制的需求，事实证明适用于不同的应用场合。在大多数应用中，它们用于H桥配置，在这种结构中，它们可以完全控制电动机的速度和方向。

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