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直流無(wú)刷電機和無(wú)刷直流電機信息智能網(wǎng)

如何將您的應用合算地過(guò)渡到無(wú)刷直流電機
2024-06-13

                       各種半導體集成技術(shù)為基于同步電機的分布式智能小型驅動(dòng)解決方案提供了層出不窮的應用機會(huì )。這些同步電機包括了無(wú)刷直流電機(BLDC)、永磁同步電機(PMSM)和步進(jìn)電機。由于它們的技術(shù)優(yōu)勢和不斷提高的效率,這些電機正在替代許多現有應用中的有刷電機。汽車(chē)就是一個(gè)很好的例子。 典型的汽車(chē)元件必須滿(mǎn)足低系統成本、小型化、輕型化和可靠的要求,并具有很高的效率。減少尾氣排放和降低燃料消耗也很重要。與寬范圍電機一起工作的驅動(dòng)概念的需求以及對效率、系統設計和聯(lián)網(wǎng)選項的特殊要求,對執行器電路有很大的影響。   無(wú)刷直流電機市場(chǎng)   美國有大量的無(wú)刷直流電機(BLDC)制造商。大多數公司仍然專(zhuān)注于有刷直流電機、步進(jìn)電機等電機技術(shù),但其中許多公司已經(jīng)將BLDC電機作為新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的基礎。雖然市場(chǎng)上有許多BLDC電機制造商,特別是微型BLDC電機的制造商,但市場(chǎng)上并沒(méi)有很多一體化的控制電子解決方案。能夠制造內置智能電路的BLDC電機而且采用低成本方法的公司在市場(chǎng)上仍是鳳毛麟角。   BLDC電機技術(shù)的普及率正在提升。許多汽車(chē)功能,比如油泵或水泵、采暖通風(fēng)與空調(HVAC)、彎道照明、頭燈調節等等,都在從有刷直流電機或步進(jìn)電機技術(shù)轉換為BLDC電機技術(shù)。是的,這并不能說(shuō)明所有有刷直流電機或步進(jìn)電機都將轉換為BLDC電機技術(shù)。但與電機本身價(jià)格相比電機控制電路價(jià)格太貴的主流觀(guān)點(diǎn)正在日益消退。另外,BLDC電機優(yōu)勢可以顯著(zhù)增強其它系統屬性(參考表1)。因此,一場(chǎng)智能電機控制的革命大幕即將開(kāi)啟。   無(wú)刷直流電機的優(yōu)勢   與其它競爭性的電機技術(shù)相比,無(wú)刷直流電機有諸多優(yōu)勢,見(jiàn)表1所示。   表1,無(wú)刷直流電機優(yōu)勢小結   從有刷直流電機轉換為無(wú)刷直流電機面臨的問(wèn)題?   觀(guān)察包括有刷直流電機(BDC)在內的運動(dòng)控制系統會(huì )很明顯地發(fā)現,控制的復雜性要低于無(wú)刷電機(BLDC)電機。簡(jiǎn)言之,你只需要給有刷電機加上電,它就可以開(kāi)始工作了。在BLDC電機控制系統方面缺乏經(jīng)驗的工程師經(jīng)常害怕他們會(huì )難以轉到BLDC電機技術(shù),即使他們知道BLDC的優(yōu)勢所在。這種系統的復雜電路和編程被認為是攔路虎。另外,由于電子換向而導致的較高系統成本也經(jīng)常被認為是影響B(tài)LDC普及的一個(gè)因素。   然而,從有刷電機轉換到無(wú)刷電機并沒(méi)有想象中那么困難。借助Micronas公司HVC 4223F單芯片解決方案,電路可以做得相當簡(jiǎn)單。   下面這個(gè)例子概括介紹了一種解決方案,這種方案只需包括HVC4223F在內的13個(gè)元件。如果系統已經(jīng)包含有PCB,那么對物料清單(BOM)的影響是不大的。在許多情況下,我們可以使用更小的電機,因為這些電機具有更高的效率。執行器也可以更小,從而進(jìn)一步減小物料成本(電機、外殼和齒輪等)。另外,在某種程度上,采用HVC4223F設計的BLDC控制系統在經(jīng)過(guò)編程后,可以使它從外面看就好像是有刷電機一樣——只需連接VBAT和地提供電源即可。因此,現有的運動(dòng)控制系統無(wú)需改變完整的系統設計就能升級。而從長(cháng)期來(lái)看,這種系統還可以進(jìn)一步改進(jìn),比如增加聯(lián)網(wǎng)功能和/或診斷功能等。消費者不必從頭開(kāi)始做軟件開(kāi)發(fā),因為現有的應用筆記和演示軟件可以提供足夠的功能。   旨在實(shí)現最高系統集成度和靈活驅動(dòng)系統的單芯片架構   新的Micronas高壓控制器(HVC)允許使用采用高集成度電機驅動(dòng)電路的系統達到現代永勵直流電機的性能。HVC 4223F是一款集成的微型計算機系統,含有可直接驅動(dòng)PMSM/BLDC電機和雙極步進(jìn)電機所必要的外設模塊。這些外設模塊的編程功能和用戶(hù)定義的軟件允許最佳匹配不同驅動(dòng)系統的性能和屬性。   由于使用了低功耗/重量比(W/kg)的PMSM/BLDC電機,驅動(dòng)解決方案的集成度越來(lái)越高,因此影響到功耗(功率/熱管理)、驅動(dòng)電路的靈活性和所選的驅動(dòng),以及診斷選擇。高集成度的電路要求通過(guò)特定目標功耗管理來(lái)適應熱工作條件。新的HVC系列提供的許多功能正好支持這種適應性。   針對不同應用和工作模式調整的電機激活   在汽車(chē)執行器中不同驅動(dòng)概念的使用要求方便地適應電機電源電橋和橋的激活方式。HVC 4223F通過(guò)可配置的最終輸出級、高集成度和可編程的外設模塊以及功能強大的ARMCortex?-M3?內核來(lái)精準地解決這個(gè)問(wèn)題。HVC 4223F中集成了6個(gè)n/n半橋(包括充電泵)。通過(guò)適當的輸出引腳電路布線(xiàn)和軟件配置,這些半橋可以很好地適應電機類(lèi)型。                      

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