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正弦波驱动超前角怎么控制?有了这个器件可以省事一半

2020-04-02 10:38 次阅读

 
近年来,随着家电产品的无绳化、小型化和节能环保的推动;电动汽车、HVAC的增长,以及半导体和锂电池技术的发展,推动了BLDC电机的快速发展,BLDC控制驱动技术成为行业研究新方向,电子发烧友希望通过举办BLDC控制研讨会,构建电机行业交流,实现经验分享与探讨,促进电机控制技术发展。但2020年一场突如其来的疫情给我们的工作生活带来了不便,原本计划的线下电机研讨会也因为疫情原因改为线上发布,然而此次研讨会的热度却不逊色于线下,报名观看人数达1901人,ROHM、中电港、ST等厂商参与此次大会并做了电机技术与发展前景方面的分享,大会期间还穿插着抽奖活动,观众参与度高。
 
此次大会ROHM的设计工程师刘烁给我们分享了电机驱动技术,刘烁在电机驱动方面拥有丰富的现场问题对应经验,他的分享让工程师们收获良多。
 
随着经济社会发展,工业化与自动化水平的提高,电机作为主要的动力源泉,消耗的电力占到全球电力消耗的40%,许多国家都在推动电机往节能化方向发展,其中日本推出了变频技术并得到广泛使用。
 
我国作为制造大国,工业电机使用量巨大,同时在家电电机使用数量上达到全球第一,这在一定程度上使得消耗的电力增加,节能技术的发展变得刻不容缓,节能技术的发展带动整个电机行业技术升级,由早期的感应电机到后来的镍锌铁氧体永磁电机,再到后来的变频控制的同步电机,每次电机的升级都代表着整个行业的变迁。
 
对于电机模型刘工谈到电机转动会出现切线方向力矩为0,此外电机每转动半圈都需要进行一次换向,而直流有刷电机就能解决这两个问题。直流有刷电机将3个线圈分布在不同方向上,通过碳刷与磁场触点位置不同进行换向,从下图输出力矩的曲线上可知直流有刷电机输出力矩存在波动,但没有死点。


直流有刷电机作为使用最广泛的电机,一定有许多优点,比如结构简单、驱动电路简单甚至可以不用驱动电路,只需接上电源即可。但有刷电机也存在一些缺点,由于使用碳刷进行换向,必要造成碳刷磨损严重,触点位置容易产生火花等。为解决这个问题,无刷电机成为一种非常好的解决方案。
 
无刷电机通过使用电子元器件来实现换向,避免了碳刷磨损,延长电机使用寿命,同时更容易实现高转速。无刷直流电机通过驱动电路进行换向,而驱动电路主要是由一个控制IC与三级功率驱动器件组成,功率输出器件可选择大功率输出的MOSFET也可以选择IGBT,当然还需要对电机转子位置检测,霍尔传感器就是其中的一种解决方案。
 


方波驱动作为无刷电机一种常用驱动方式,它结构简单但也在一些问题,最常见的就是振动与噪音大,当我们不考虑线圈电感的影响时,输入理想的方波电流,力矩仍然存在波动。当考虑到线圈电感时,换向过程会发生急剧的充放电,造成较大的振动与噪音。为解决这个问题,技术人员开发出了梯形波驱动。


通过在换相时通过PWM使电流平缓衰减,降低振动与噪音,同时在本身没通电的60度区间进行通电,在一定程度上提高了电机运行效率。然而梯形波并不能完全解决这个问题,随着功率器件的发展,正弦波驱动成为解决振动与噪音的根本解决方式。
 
通过输入一个与反电动势相同相位的正弦波电流,在理想条件下,可以消除力矩波动,但实际应用中线圈中存在电感,容易出现电流相位滞后于反电动势,此时输出力矩会下降,也就是效率的下降,为解决这个问题最容易想到的就是将输出电压相位加上一个超前角度。
 
正弦波驱动能有效降低振动与噪音,成为一种使用比较广泛的驱动方式,但超前角度不容易控制,超前角度太大与太小都会影响电机的效率。在不同超前角的实验结果如下图,正弦波控制能有效消除噪音,但超前角如果没配合好,也会造成效率下降。
 


要实现对电机的控制,需要考虑驱动之间开关速度以及控制IC的输出斜率大小,为此ROHM提出了一种正弦波解决方案,通过将驱动电路框架集合到控制逻辑IPM中,设计者无需再对IC控制三级驱动与功率器件的细节进行调整,同时能实现对超前角0~40°范围的控制,有效降低设计难度。


此次电机研讨会刘工的电机驱动控制分享让我们受益匪浅,在实际运用中,根据不同场合可以选择合适的驱动方式,而正弦波驱动方式凭借其低噪音、低振动的特性,运用在空调风机、散热风扇等产品中,应用范围广泛。

观看本场直播精彩回放,请点击:http://webinar.elecfans.com/replay/478.html
 

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0系列eFuse是一款经济高效的可复位保险丝,可以极大地提高硬盘驱动器或其他电路的可靠性,避免灾难性和停机故障。它旨在缓冲负载设备,使其免受过高的输入电压的影响,从而损坏敏感电路。它包括一个过压钳位电路,可在瞬态期间限制输出电压,但不会关闭器件,从而允许负载电路继续工作。 特性 优势 低Rds(上) 减少给定电流的传导损耗和电压降 低静态电流 降低整体偏置电流系统。 高持续电流驱动能力 允许在没有SOA问题的情况下驱动包括容性负载在内的大负载 三态EN / FLT引脚 允许并联eFuse以及同步开启和关闭 应用 终端产品 辅助过流保护和背板上的SATA电源 用于HDD / SSD的SATA电源热插拔和过流保护 电源过流保护 服务器的热插拔风扇 工业电源,电机控制的过流保护 工业级保护继电器 服务器和主板 存储 电源 热插拔风扇 工业应用 继电器更换 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 10:02 114次 阅读
NIS5020 电子保险丝(eFuse) 12V 14mΩ 10A

STK551U3A2A-E 智能功率模块(IPM) 600 V 20 A.

能功率模块(IPM)是一款高度集成的设备,包含从单个小型SIP模块中HV-DC到3相输出的所有高压(HV)控制。输出级采用IGBT / FRD技术,并实现欠压保护(UVP)和过流保护(OCP)。内部升压二极管用于高侧栅极升压驱动。 特性 优势 过流保护电路 可以进行快速保护(自我保护) 所有通道的欠压锁定 安全异常时所有IGBT门关闭 上/下ON预防电路 系统故障可以减少噪音 电机控制系统 认证:UL1557(文件号:E339285) 应用 终端产品 3相电机 HVAC 洗衣机/烘干机 洗碗机 冰箱 一般控制系统 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 09:02 82次 阅读
STK551U3A2A-E 智能功率模块(IPM) 600 V 20 A.

NCP81074 小型 高速低侧MOSFET驱动器 具有10A吸收/源功能

74是一款单通道,低侧MOSFET驱动器,能够吸收和提供高达10A的电流。该驱动器可在米勒高原区域提供7A峰值电流,以克服切换期间MOSFET的米勒效应。分离输出配置允许调整开启和关闭转换速率。这些器件采用SOIC8和2mm x 2mm DFN封装。 特性 优势 高电流驱动能力 降低开关损耗 双输入设计 允许差分输入信号进行更多控制 应用 终端产品 隔离砖 电信和数据中心设备 工业电机 服务器,电信和数据中心设备的隔离电源 电机控制 辅助同步整流器 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 03:02 54次 阅读
NCP81074 小型 高速低侧MOSFET驱动器 具有10A吸收/源功能

NCV5106 MOSFET / IGBT驱动器 高压 高压侧和低压侧

6是一款高压栅极驱动器IC,提供两路输出,用于直接驱动2个N沟道功率MOSFET或IGBT,采用半桥配置版本B或任何其他高端+低端配置版本A. 它使用自举技术确保正确驱动高端电源开关。驱动程序使用2个独立输入。 NCP5109 = 200V NCP5106 = 600V 特性 高压范围:最高600 V dV / dt抗扰度±50 V / nsec 栅极驱动电源范围为10 V至20 V 高低驱动输出 输出源/灌电流电流能力250 mA / 500 mA 兼容3.3 V和5 V输入逻辑 输入引脚上的Vcc摆动 匹配传播两个渠道之间的延迟 输入阶段的输出 适应所有拓扑的独立逻辑输入(版本A) 交叉传导保护机智h 100 ns内部固定死区时间(版本B) 在两个通道的Vcc LockOut(UVLO)下 Pin-to-Pin与行业标准兼容 应用 终端产品 半桥电源转换器 全桥转换器 电动助力转向和电机控制 汽车动力转换 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 03:02 61次 阅读
NCV5106 MOSFET / IGBT驱动器 高压 高压侧和低压侧

LV8907UW 用于汽车的无传感器三相无刷直流电机控制器 带栅极驱动器

是一款高性能,无传感器的三相BLDC电机控制器,带有集成栅极驱动器,用于驱动外部N-MOSFET。片上两级电荷泵为各种超低RDS(ON)型外部N-MOSFET提供所需的栅极电流。该器件提供丰富的系统保护和诊断功能,如过流,过压,短路,欠压,过温等等。它支持开环和闭环速度控制,具有用户可配置的启动,速度设置和比例/积分(PI)控制系数,适用于各种电机和负载组合。 LV8907内置线性稳压器,用于为外部电路,看门狗定时器和本地互连网络(LIN)收发器供电,提供最小的系统解决方案。提供SPI接口用于参数设置和监视系统运行状况。 LV8907具有高达175°C的工作结温耐受性和电气LIN兼容控制信号(PWM和使能),是独立的汽车BLDC电机控制系统的理想解决方案。 特性 优势 经营结温高达175°C 适用汽车应用 工作电压范围为5.5 V至20 V,容差范围为4.5 V至40 V 各种电机的广泛性能 嵌入式专有无传感器换向控制 BOM成本降低 内置LIN收发器和看门狗定时器 与汽车网络的连接系统 用于实时参数化和诊断的SPI接口 微处理器的可选功能 各种系统保护功能...
发表于 07-31 03:02 69次 阅读
LV8907UW 用于汽车的无传感器三相无刷直流电机控制器 带栅极驱动器

NCP51530 高频700 V- 2 A高端和低端驱动器

30是一款700 V高侧和低侧驱动器,具有高驱动能力,适用于AC-DC电源和逆变器。 NCP51530在高工作频率下提供同类最佳的传播延迟,低静态电流和低开关电流。因此,该器件可为高频工作的电源提供高效设计。 NCP51530采用SOIC8和DFN10封装。 特性 优势 高压范围:高达700 V AC / DC设计的设计余量 传播延迟非常快(B版本为25 ns) ) 适合高频操作 匹配传播延迟(最大7 ns) 提高效率&安培;允许并联 高达50 V / ns的高dv / dt抗扰度和负瞬态抗扰度 非常稳健的设计 DFN10封装,具有优化的引脚输出 小PCB占位面积,改善的爬电距离和寄生 快速上升和下降时间(最长15 ns) 适合重载 应用 终端产品 半满和满-bridge Converters 有源钳位反激式适配器 电机控制电源 服务器,电信和工业用电源 电动助力转向 太阳能逆变器 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 01:02 280次 阅读
NCP51530 高频700 V- 2 A高端和低端驱动器

MC33153 单IGBT驱动器

3专门设计用作高功率应用的IGBT驱动器,包括交流感应电机控制,无刷直流电机控制和不间断电源。虽然设计用于驱动分立和模块IGBT,但该器件为驱动功率MOSFET和双极晶体管提供了经济高效的解决方案。器件保护功能包括选择去饱和或过流检测和欠压检测。这些器件采用双列直插和表面贴装封装,包括以下特性: 特性 高电流输出级:1.0 A源/ 2.0 A接收器 常规和感测IGBT的保护电路 可编程故障消隐时间 防止过电流和短路 针对IGBT优化的欠压锁定 负栅极驱动能力 成本有效地驱动功率MOSFET和双极晶体管 无铅封装可用 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 01:02 209次 阅读
MC33153 单IGBT驱动器

NCP5104 单输入高侧和低侧功率MOSFET驱动器

4是一款高压电源栅极驱动器,提供两路输出,用于直接驱动2个N沟道功率MOSFET或以半桥配置排列的IGBT。它使用自举技术确保正确驱动高端电源开关。 特性 优势 高压范围:高达600 V 坚固灵活的设计 dV / dt Immunity 50 V / nsec 稳健的设计 栅极驱动电源范围为10 V至20 V 供电范围广 高低驱动输出 适用于半桥转换器拓扑 输出源/吸电流电流能力y:250 mA / 500 mA 适用于中低功率应用 兼容3.3 V和5 V输入逻辑 微控制器操作的低电平输入 输入引脚上的Vcc摆幅 灵活的输入等级直至Vcc 在两个渠道的Vcc LockOut(UVLO)下 稳健的设计 引脚与行业标准兼容 减少设计工作 两个通道之间的匹配传播延迟 内部固定死区时间的1输入( 520 ns) 应用 终端产品 半桥电源转换器:中低功率 照明镇流器 白色商品 电机控制 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 00:02 84次 阅读
NCP5104 单输入高侧和低侧功率MOSFET驱动器

NCV7547 用于电机控制应用的七通道半桥MOSFET预驱动器

7可编程七通道半桥MOSFET预驱动器是用于驱动逻辑电平NMOS FET的FLEXMOS汽车级产品系列之一。该产品可通过串行SPI和CMOS兼容并行输入的组合进行控制。预驱动器提供先进的MOSFET控制和保护。设备和应用程序诊断数据通过SPI进行通信。 特性 优势 7个半桥前驱动器 最多可并联控制三台电机或两台电机独立控制 集成电荷泵 N沟道MOSFET可用于高侧级和开关反向电池保护 打开负载保护 检测未连接的负载 过载保护 外部MOSFET和负载保护 可编程摆动速率控制 灵活控制MOSFET的开关损耗并提高EMC Per形成 QFN包装 小板占地面积和良好的散热性能 应用 终端产品 座椅电机执行器 门锁执行器 行李箱升降执行器 天窗执行器 升降机执行器 汽车市场的有刷直流电机控制 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 00:02 90次 阅读
NCV7547 用于电机控制应用的七通道半桥MOSFET预驱动器

NCV7544 用于电机控制应用的四通道半桥MOSFET预驱动器

4可编程四通道半桥MOSFET预驱动器是用于驱动逻辑电平NMOS FET的FLEXMOS汽车级产品系列之一。该产品可通过串行SPI和CMOS兼容并行输入的组合进行控制。预驱动器提供先进的MOSFET控制和保护。设备和应用程序诊断数据通过SPI进行通信。 特性 优势 4个半桥预驱动器 最多可并联控制三台电机或两台电机独立控制 集成电荷泵 N沟道MOSFET可用于高侧级和开关反向电池保护 打开负载保护 检测未连接的负载 过载保护 外部MOSFET和负载保护 可编程摆动速率控制 灵活控制MOSFET的开关损耗并提高EMC Per形成 QFN包装 小板占地面积和良好的散热性能 应用 终端产品 座椅电机执行器 门锁执行器 行李箱升降执行器 天窗执行器 升降机执行器 汽车市场的有刷直流电机控制 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 22:02 118次 阅读
NCV7544 用于电机控制应用的四通道半桥MOSFET预驱动器

AMIS-30422 用于外部FET的步进电机驱动器/控制器

0422是一款微步进步进电机桥控制器,适用于大电流范围双极应用。芯片通过SPI接口与外部控制器连接,以控制两个外部功率NMOS H桥。它具有片上稳压器,电流检测,自适应PWM控制器和具有智能斜率控制开关的预驱动器,使该器件符合EMC标准,适用于工业和汽车应用。它使用专有的PWM算法进行可靠的电流控制。 特性 两相步进电机的双H桥预驱动器 通过SPI编程可编程电流 片上电流转换器 SPI接口 速度和负载角度输出 9步模式从完整步长到128微步 通过两个外部检测电阻的电流检测 自动选择快速和慢速衰减的PWM电流控制 具有可选电压斜率的低EMC PWM 全输出保护和诊断 热警告和关机 与3.3 V微控制器兼容 集成3.3 V稳压器为外部微控制器供电 用于复位外部微控制器的集成复位功能 综合监察功能 应用 终端产品 电机控制 HVAC 工业控制系统 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 19:02 83次 阅读
AMIS-30422 用于外部FET的步进电机驱动器/控制器

NUD3105D 继电器驱动器 5.0 V 双通道

备用于切换感应负载,如继电器,螺线管白炽灯和小型直流电机,无需使用空转二极管。该器件集成了所有必需的产品,如MOSFET开关,ESD保护和齐纳钳位。它接受逻辑电平输入,因此允许它由各种设备驱动,包括逻辑门,反相器和微控制器。 特性 在DC之间提供强大的驱动程序接口继电器线圈和敏感逻辑电路 优化开关继电器从3.0 V到5.0 V电压轨 能够驱动额定功率高达2.5 W,5.0 V 的继电器线圈 内部齐纳二极管消除了对续流二极管的需求 内部齐纳钳位路由引起的电流接地以实现更安静的系统操作 低VDS(on)降低系统电流排水 应用 电信:线路卡,调制解调器,答录机和传真 计算机和办公室:复印机,打印机和台式电脑 消费者:电视和录像机,立体声接收器,CD播放器,盒式录音机 工业:小家电,安全系统,自动测试设备,车库门开启器 汽车:5.0V驱动继电器,电机控制,电源锁和灯驱动器 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 12:02 86次 阅读
NUD3105D 继电器驱动器 5.0 V 双通道

NUD3105 继电器驱动器 5.0 V 单路

备用于切换电感负载,如继电器,螺线管白炽灯和小型直流电机,无需使用续流二极管。该器件集成了所有必需的产品,如MOSFET开关,ESD保护和齐纳钳位。它接受逻辑电平输入,因此允许它由各种设备驱动,包括逻辑门,反相器和微控制器。 特性 在DC之间提供强大的驱动程序接口继电器线圈和敏感逻辑电路 优化开关继电器从3.0 V到5.0 V电压轨 能够在5.0 V下驱动额定功率高达2.5 W的继电器线圈 内部齐纳二极管消除了对续流二极管的需求 内部齐纳钳位路径感应电流接地更安静系统操作 低V DS(on)减少系统电流消耗 应用 终端产品 继电器Switchi ng 感性负载切换 线路卡,调制解调器,应答机,传真 复印机,打印机,台式电脑 电视和录像机,立体声接收器,CD播放机,盒式录像机 小家电,安全系统,自动测试设备,车库门开启器 5.0 V驱动继电器,电机控制,电源锁,灯驱动器 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 11:02 93次 阅读
NUD3105 继电器驱动器 5.0 V 单路

MDC3105 继电器驱动器 5.0 V

电器驱动器旨在用集成的SMT部件替换三到六个分立元件的阵列。它可用于切换3至6 Vdc感应负载,如继电器,螺线管,白炽灯和小型直流电机,无需使用续流二极管。 特性 在直流继电器线圈和敏感逻辑电路之间提供稳健的驱动器接口 优化从3开关继电器V至5 V导轨 能够在5 V下驱动额定功率高达2.5 W的继电器线圈 具有低输入驱动电流和良好的背对背瞬态隔离功能 内部齐纳二极管消除了对自由二极管的需求 内部齐纳钳位路径感应电流接地以实现更安静的系统操作 保证关闭状态,无输入连接 支持Larg具有最小断态泄漏的系统 符合1C类人体模型的抗ESD能力 低饱和电压允许使用更高电阻的继电器线圈,从而减少系统电流漏极 应用 电信:线路卡,调制解调器,应答机,传真机,功能手机电子Hook Switch 计算机和办公室:复印机,打印机,台式电脑 消费者:电视和录像机,立体声接收器,CD播放器,盒式录像机,电视机顶盒 工业:小家电,白色家电,安全系统,自动测试设备,车库门开启器 汽车:5.0 V驱动继电器,电机控制,电源锁,灯驱动器 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 11:02 79次 阅读
MDC3105 继电器驱动器 5.0 V

AMIS-30512 微步电机驱动器

0512是一款用于双极步进电机的微步进步进电机驱动器。芯片通过I / O引脚和SPI接口与外部微控制器连接。它具有片上稳压器,复位输出和看门狗复位功能,能够为外围设备供电。 AMIS-30512包含一个电流转换表,根据NXT输入引脚上的时钟信号和DIR(方向)寄存器或输入引脚的状态,进行下一个微步。该芯片提供所谓的速度和负载角输出。这允许基于负载角度创建失速检测算法和控制回路以调节扭矩和速度。它采用专有的PWM算法实现可靠的电流控制。 AMIS-30512采用I2T100技术,可在同一芯片上实现高压模拟电路和数字功能。该芯片完全兼容汽车电压要求。 AMIS-30512非常适用于汽车,工业,医疗和海洋环境中的通用步进电机应用。 特性 用于两相步进电机的双H桥 可编程峰值电流上升使用5位电流DAC达到800 mA 片上电流转换器 SPI接口 速度和负载角度输出 从全步到32步的七步模式 完全集成的电流检测 自动选择快速和慢速衰减的PWM电流控制 低EMC PWM可选择的电压斜率 有源反激二极管 完整输出保护和诊断 热警告和关机 兼容3.3 V微控制器,5.0 V...
发表于 07-30 11:02 89次 阅读
AMIS-30512 微步电机驱动器

NCP715 LDO稳压器 50 mA 超低Iq

是50 mA LDO线性稳压器。它是一款非常稳定和精确的器件,具有超低的接地电流消耗(在整个输出负载范围内为4.7 uA)和宽输入电压范围(最高24 V)。稳压器具有多种保护功能,如热关断和限流。 类似产品: NCP715 NCP716 NCP716B NCP718 输出电流(A) 0.05 0.08 0.15 0.30 PSRR f = 1 kHz(dB) 52 60 53 52 压差电压(V) 0.230 0.310 0.600 0.275 特性 优势 工作输入电压范围:2.5 V至24 V 宽VIN也适合电池供应 1.2 V,1.5 V,1.8 V,2.5 V,3.0 V,3.3 V,5 V Fixe d输出电压选项 设计灵活性 低4.7 uA典型静态电流 延长电池寿命 PSRR在1 kHz时为54 dB 适用于噪声敏感电路 热关断和限流保护 保护产品和系统免受损坏 提供XDFN6 1.5 x 1.5 mm,TSOP-5和SC-70封装 满足设计和制造需求的多种包装选项 应用 终端产品 便携式设备 通信系统 超低功耗微控制器 智能手机充电器 工业电机控制 恒温器 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 22:02 160次 阅读
NCP715 LDO稳压器 50 mA 超低Iq