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使用高度集成的栅极驱动器节省电机控制设计空间

1945348 2022-11-25 | pdf | 342.59KB | 次下载 | 免费

资料介绍

由锂离子电池供电的高功率密度、高效率、三相无刷直流 (BLDC) 电机使无绳电动工具、真空吸尘器和电动自行车的开发成为可能。然而，为了为更紧凑的机电设备节省空间，设计人员面临着进一步缩小电机控制电子设备的压力。由锂离子电池供电的高功率密度、高效率、三相无刷直流 (BLDC) 电机使无绳电动工具、真空吸尘器和电动自行车的开发成为可能。然而，为了为更紧凑的机电设备节省空间，设计人员面临着进一步缩小电机控制电子设备的压力。这不是一项简单的任务。除了将驱动器组件挤入狭窄空间的明显困难之外，将所有部件推得更近会增加热管理，当然还有电磁干扰 (EMI) 问题。这不是一项简单的任务。除了将驱动器组件挤入狭窄空间的明显困难之外，将所有部件推得更近会增加热管理，当然还有电磁干扰 (EMI) 问题。电机控制电路设计人员可以通过转向新一代高度集成的栅极驱动器（电机控制系统中最关键的元件）来实现更纤薄的设计。电机控制电路设计人员可以通过转向新一代高度集成的栅极驱动器（电机控制系统中最关键的元件）来实现更纤薄的设计。本文将在介绍合适的栅极驱动器之前讨论 BLDC 电机的操作，以及如何使用它们来克服紧凑型电机控制系统的设计挑战。本文将在介绍合适的栅极驱动器之前讨论 BLDC 电机的操作，以及如何使用它们来克服紧凑型电机控制系统的设计挑战。制造更好的电动机制造更好的电动机由于能源效率和节省空间的双重商业压力，电动机设计得到了迅速发展。数字控制的 BLDC 电机代表了这一演变的一部分。该电机的流行是由于使用电子换向，它提供比传统（电刷换向）直流电机更高的效率，对于以相同速度和负载运行的电机，效率提高了 20% 到 30%。由于能源效率和节省空间的双重商业压力，电动机设计得到了迅速发展。数字控制的 BLDC 电机代表了这一演变的一部分。该电机的流行是由于使用电子换向，它提供比传统（电刷换向）直流电机更高的效率，对于以相同速度和负载运行的电机，效率提高了 20% 到 30%。对于给定的功率输出，这种改进允许 BLDC 电机变得更小、更轻和更安静。BLDC 电机的其他优势包括卓越的速度与扭矩特性、更动态的响应、无噪音运行和更高的速度范围。工程师们也在推动设计在更高的电压和频率下运行，因为这允许紧凑型电动机完成与更大的传统电动机相同的工作。对于给定的功率输出，这种改进允许 BLDC 电机变得更小、更轻和更安静。BLDC 电机的其他优势包括卓越的速度与扭矩特性、更动态的响应、无噪音运行和更高的速度范围。工程师们也在推动设计在更高的电压和频率下运行，因为这允许紧凑型电动机完成与更大的传统电动机相同的工作。BLDC 电机成功的关键是电子开关模式电源和电机控制电路，它产生三相输入，进而产生旋转磁场，将电机的转子拉动。因为磁场和转子以相同的频率旋转，所以电机被归类为“同步”。霍尔效应传感器传递定子和转子的相对位置，以便控制器可以在正确的时刻切换磁场。还可以使用“无传感器”技术来监测反电动势 (EMF) 以确定定子和转子的位置。BLDC 电机成功的关键是电子开关模式电源和电机控制电路，它产生三相输入，进而产生旋转磁场，将电机的转子拉动。因为磁场和转子以相同的频率旋转，所以电机被归类为“同步”。霍尔效应传感器传递定子和转子的相对位置，以便控制器可以在正确的时刻切换磁场。还可以使用“无传感器”技术来监测反电动势 (EMF) 以确定定子和转子的位置。向三相 BLDC 电机顺序施加电流的最常见配置包括以桥式结构排列的三对功率 MOSFET。每对都充当逆变器，将电源的直流电压转换为驱动电机绕组所需的交流电压（图 1）。在高压应用中，通常使用绝缘栅双极晶体管 (IGBT) 代替 MOSFET。向三相 BLDC 电机顺序施加电流的最常见配置包括以桥式结构排列的三对功率 MOSFET。每对都充当逆变器，将电源的直流电压转换为驱动电机绕组所需的交流电压（图 1）。在高压应用中，通常使用绝缘栅双极晶体管 (IGBT) 代替 MOSFET。图 1：数字三相 BLDC 电机控制通常使用三对 MOSFET，每一对为电机的一个绕组提供交流电压。（图片来源：