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让高集成度电机驱动更安全、环保和智能的计划

让高集成度电机驱动更安全、环保和智能的方案-随着电机驱动的发展,市场对电机驱动出现了新的要求–更安全(运行稳定,故障率低)、更环保(高效率,低功耗),以及更智能(算法先进,易于使用)。

  跟着电机驱动的开展,商场对电机驱动呈现了新的要求–更安全(作业安稳,故障率低)、更环保(高功率,低功耗),以及更智能(算法先进,易于运用)。以往,电机驱动选用分立分案规划,电路板包含了前置逻辑、MOSFET驱动、时钟、电源办理、温度传感器、维护电路、电源操控、比较器、参阅电压等若干子电路(图1)。这样,电路板一来尺度大,二来安全性也不高。

  前不久,德州仪器(TI)推出了一款24V三相无传感器BLDC电机驱动器DRV10983.德州仪器我国区商场开发高性能模仿产品事务拓宽司理信本伟介绍说,现在许多电机运用要求体积越来越小,要求将MCU和驱动电路(包含各种维护电路)悉数集成并做到电机里,这也是电机未来的开展方向。

  

  图1:传统分立式电机驱动解决计划需求超越100个晶体管、数字门电路、放大器、LDO、温度传感器和保险丝。

  德州仪器电机驱动器产品品种丰厚(包含步进电机驱动器、有刷直流电机驱动器、无刷直流电机驱动器、螺线管驱动器以及霍尔效应传感器IC等),有着超越15年的规划经历;以客户定制的方式广泛运用于硬盘、光驱、喷墨打印机、数码相机、汽车工业等职业中。德州仪器在2010年景立了电机驱动事业部(MDBU),开端进军群众商场。

  信本伟指出,将电机驱动做成高集成度的解决计划,将驱动器、MOS管、维护电路、操控开关、算法悉数集成在一起,这样做的优点是:1、减小PCB尺度,减缩BOM;2、由于集成度高,所以可靠性得到提高,整个电路的一致性十分高;3、客户无需分立计划规划,直接用一颗%&&&&&%就可以进行产品规划。此外,TI一切的电机驱动产品都供给了彻底维护,包含过流/短路维护、过热维护、欠压闭锁,以及击穿维护等。

  在维护方面,与地、电源或线圈之间的短路等状况都需求做过流维护。不同于电流调理电路,TI产品包含别的一个维护电路“ILIMIT”。ILIMIT是个比较复杂的硬件电路的算法。经过减小功率管的栅极电压,其电源漏极电阻会添加,然后约束经过的电流。在这方面,TI产品具有约100ns的快速呼应时刻。每个功率管都需求独自的维护机制,一起需求能敏捷对过流状况进行反映,又不能有误判。分立器材的维护电路一般只管总的一级,单一功率MOSFET管烧掉不会维护,待第二个MOSFET烧掉时才动作为时已晚。

  TI的电机驱动系列DRV88xx在彻底短路时,回路电流能在约400内康复到9A,一起输出级在约3μs后被关断。假如略微关慢一点,9A意味着电机和后边的电路将悉数烧掉。

  DRV88xx中集成的维护还包含欠压闭锁、击穿维护和热关断等功能。欠压闭锁–芯片自行继续监测供电电压值,当电压过低时将输出端设置成高阻抗状况,保证H桥可以正常运作。击穿维护–同一个半桥的凹凸侧绝不允许一起翻开,为了防止此现象的产生,高侧关断和低侧导通之间人为地添加一段延时(阻滞时刻)。阻滞时刻越长H桥接的运作越安全,但一起线性度和功率也越差。热关断–过度发热,热沉缺乏。环境温度过高档都可能对芯片形成危害。TI芯片内部集成了多个热感应器来继续监控温度、当芯片温度上升到过热的阈值时,H桥将被设置成高阻,微步进细分也将被重置。TI的部分产品在热关断之前可以先进行预判,预判温度一般比热关断阈值低20℃~30℃。

  在工艺方面,TI电机驱动的RDSON能做到100mΩ以下,而其他厂商许多都只能做到200mΩ~300mΩ。内阻越小功耗就越低,在休眠的状况下漏电的可能性就越小。别的是PowerPad,芯片底部有个散热片,直接贴在PCB上,靠背面的地(铜箔)做散热,这样就可以节约散热片的运用。

  在算法方面,TI有个Kilby试验室,该试验室里有许多专门做电机的专家,研讨处理算法。DRV8818不管是在做全步步进、1/2细分、1/4细分,仍是在做1/8细分的时分都十分均匀。此外,TI的步进电机驱动器具有较同类产品更小的过零失真和电感放电失真,这意味着更小的转矩纹波,更滑润的电机作业。

  最新的DRV10983的一个运用是厨房用的排气扇。曾经厨房排气扇选用沟通电机规划很简单,可是功耗很高。现在商场上都在用24V的三相无传感器电机,一是电机本钱并没有升高,二是能效操控十分好,并且可以做无极调速。一起它会供给具体的陈述,比方是否堵转,电源是否过压/欠压等。

  信本伟泄漏,现在许多电扇类的厂商都在考虑运用这个计划。由于现在国家对能效比提出要求,所以未来沟通转直流一定是电机的开展趋势。假如选用三相带霍尔的规划会很费事,因而现在基本上厂商会选三相无霍尔的规划。一起,做三相最基本的办法是每相120°,这种办法一是安稳性欠好,二是有噪声。TI的180°三相正弦操控算法在相与相之间有堆叠区,转起来会很平稳,可以完成静音作业。此外,DRV10893内部集成了可编程转化配置文件、IPD、Align+Go、正向和反向发动、可调理通讯视点、同步整流、高档转子确定维护等功能(图2)。

  

  图2:24V三相无传感器BLDC电机驱动器DRV10983。

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