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直流無刷電驅動系統電機的優勢日益加深

文章出處:江蘇省中通電子有限公司官網 人氣:-發表時間:2017-06-12

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    相對于有百年歷史的有刷電機而言,無刷電機更干凈、纖小和輕便,并正在穩步快速地向前發展。對于它們穩定且不斷增加的受歡迎程度,僅以“是時候了”來概括顯然過于保守。
  就在兩年前,無刷電機還遠比有刷電機昂貴。但受惠于設計技術和材料技術的進步,其價格急劇降低。如今,兩種電機技術之間的成本差異只有10.而最顯著的轉變則是設計人員開始緊密結合工業應用進行工作。傳統上,這被認為屬于硬核式有刷電機的應用領域,因為“干凈”的工作環境并不是最重要的。但現在,由于成本門檻的降低,無刷電機不斷獲得新的應用。
  有刷和無刷電機之間最顯著的區別是是否配置有常見的電刷-換向器(Brush-Commutator)。過去一個世紀以來,有刷直流電機的換向一直是通過石墨電刷與安裝在轉子上的環形換向器相接觸來實現的。
  而無刷電機則通過霍爾傳感器(Hall sensor)把轉子位置反饋回控制電路,使其能夠獲知電機相位換向(順序)的準確時間。大多數無刷電機生產商生產的電機都具有三個霍爾效應定位傳感器。由于無刷電機沒有電刷,故也沒有相關接口,因此更干凈,聲學噪聲更小,事實上無需維護,壽命更長。
  那么,還有什么是有待更進一步的呢?盡管電機業對無刷電機優勢的認識日益加深,但迄今工作仍只限于開發上述的無刷電機霍爾傳感器控制電子元件。
  目前對電機驅動盒和電機驅動卡開發的需求十分急迫,它們能為設計人員提供微控制器、可編程能力和驅動器,并把所有這些功能都集成在一個單一封裝內。不論是在數字還是模擬模式下,本質上是這種集成方式完成各種電機應用必需的換向。沒有這種集成,無刷電機就不起作用。
  在選擇最佳驅動器時,脈寬調制(PWM)IC正逐漸作為一種首選技術受到認可。最佳驅動器的選擇僅取決于效率。線性電路的缺點在中端開始突顯,此時輸出電平為50左右。在這種輸出電平時,旁路元件的阻抗等于負載阻抗,這意味著放大器產生的熱量等于供給負載的功率!簡言之,當以中等功率等級驅動電阻式負載時,線性控制電路出現50的最低效率。
  現在讓我們考慮一個PWM解決方案。在PWM控制系統中,模擬輸入電平被轉換為可變占空比開關驅動信號。從一個電氣狀態切換到另一個狀態的過程,也就是OFF和ON之間的變化,被稱為“調制”,這也是這項技術被稱為“脈寬調制”的原因。剛開始占空比為零,即一直處于OFF狀態,當電機開始旋轉時,占空比通常隨之增加,直至電機達到應用所需的速度和/或轉矩為止。問題仍然是,還有什么是有待更進一步的呢?
  具有無刷電機控制板所必需的特定功能的微控制器,以及向電機提供能源并構成微控制器與無刷電機之間接口的PWM IC驅動器已開始問世。但為了向設計人員提供他們眼下迫切需要的集成式無刷控制電路功能,該領域仍有大量工作有待完成。


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