高效的直流电机驱动器

发动机控制长期以来一直处于研发活动的最前沿，旨在在两个层面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面集成的电力电子硬件电子。

电机控制器的目的是能够手动或自动作用于电动机（启停、提前反转、速度、扭转和电压过载保护）。在对成本、尺寸、性能等因素特别敏感的应用领域的各个方面，用于电机控制的集成电路 （IC） 代表了创新的重要时刻。汽车行业和工业自动化无疑是最具代表性的领域。

直流电机

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多个磁极组成。另一方面，转子由连接到机械开关的绕组组成。

缩写BLDC（无刷直流）表示带有永磁体的同步无刷电动机，围绕固定电枢旋转（图 1）：它们的转子和定子以相同的频率转动。转子和电机定子之间的切换不是以机械方式进行，而是以电子方式进行。与有刷直流电不同，它不需要连接到电机轴即可运行。

图 1：无刷直流电机使用基于位置传感器和 MCU 的电子开关系统，该系统确定开关时间以向电机施加正确的扭矩

在有刷电机中，转子和电刷通过反转磁场产生不断改变方向的电流。另一方面，在无刷电机中，电流反向是通过由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，控制器才能知道要运行哪个阶段（图 2 和图 3）。转子相对于定子的位置通常通过使用霍尔效应传感器或光学式传感器获得。

图 2：无刷电机的应用电路 ［来源：Maxim Integrated］

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

该MAX14871 DC电机驱动器提供用于与4.5V和36V之间的电压有刷电机的简单的驱动程序。它采用无泵充电设计，可减少外部元件并降低电源电流。

图 3：有刷电机的应用电路

RHOM Semiconductor的BD63005AMUV是一款三相无刷电机驱动器，额定电源电压33V，额定输出电流2A（峰值3.5A）。它从霍尔传感器产生驱动信号，并通过输入控制信号驱动 PWM。此外，电源可以使用 12 V 或 24 V，并具有各种控制和集成保护功能，使其适用于各种用途。

无刷直流电机 （BLDC） 在家用电器和消费电子产品中非常受欢迎。在这些应用中，需要高效率标准，因此需要更好的技术来将整体功率损耗降至最低。

该电源集成BridgeSwitch驱动器系列采用了高边和低边先进FREDFET家庭（快速恢复二极管场晶体管），以超过98.5％的直流无刷电机驱动应用高达300 W.伟大的效率和分布式热足迹效率架构消除了对散热器的需求，降低了系统成本和重量（图 4）。

图 4：具有 BridgeSwitch 的典型应用电路

BridgeSwitch 提供内部故障保护功能和外部系统级监控。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应以及驱动

MOSFET 和 IGBT

电源控制是软件和硬件的内在组合。硬件组件以IGBT、功率二极管等电子控制器件为代表，而软件组件则是与硬件组件的（硬件组件控制）控制相关的，其中控制模型变得越来越复杂和精密。

电机控制电路的目标是快速激活和停用线圈中的电流，同时将开关或传导损耗降至最低。它需要使用 MOSFET 和 IGBT。这两种半导体器件都满足电机控制的需要，被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，允许完全控制电机的速度和方向。

审核编辑：郭婷