全球范围内降低能源消耗的努力有增有减，许多国家都要求家用电器(如图1所示)达到中国标准研究院(CNIS)、美国能源之星(Energy Star)和德国蓝天使(Blue Angel)等组织制定的能效标准。为了满足这些标准，系统设计人员越来越多地从简单、易于使用的单相交流感应电机设计转向使用更节能的低压无刷直流(BLDC)电机。真空机器人等小型家用电器的设计师也在将许多系统过渡到更先进的无刷直流电动机，以实现更长的使用寿命和更安静的运行。同时，永磁技术的进步简化了BLDC电机的制造，在提供相同扭矩(负载)的同时减小了系统尺寸，并带来了更高效率和更安静系统的额外好处。
图1:典型家用电器
设计BLDC电机的系统具有挑战性，因为它通常需要复杂的硬件和优化的软件设计来提供可靠的实时控制。加快设计周期的一个选择是采用来自专业供应商的无刷直流电动机模块，但这些模块并没有优化到满足特定的系统需求。因此，构建一个优化的高性能系统来满足您的特定应用需求仍然需要对电机设计和控制有深刻的理解——即使在使用模块时也是如此。在本文中，我将讨论加速无刷直流电机系统设计的三种方法，同时仍然提供节能，更智能和更小的解决方案。
学习如何更快地调整你的马达
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看这个视频看我们在不到10分钟的时间里用MCF8316A无刷直流电机驱动器，具有磁场定向控制。 |
方法1:无代码无传感器控制
无代码电机驱动器包括一个内置的控制换相算法，可以消除电机控制软件的开发，维护和鉴定。这些电机驱动器通常从电机获得反馈，如霍尔信号或电机相位电压和电流信号;实时计算复杂的控制方程，确定下一个电机的驱动状态;并为模拟前端组件(如栅极驱动器或金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET))发出脉宽调制信号(见图2)。
图2:典型的无刷直流电动机系统
使用集成了无传感器控制的电机驱动器进行实时控制，如我们的MCF8316A电机驱动器与面向场控制(FOC)，可以通过消除电机中霍尔效应传感器的需求来提高系统可靠性并降低系统总成本。无代码的电机驱动器还管理关键功能，如电机故障检测，并实现保护机制，使整个系统设计更加可靠。这些设备可以通过认证机构(如Underwriters Laboratories)预先认证的控制算法实现，使原始设备制造商能够减少其家用电器的设计时间。
方法2:使用智能电机控制，方便电机调谐
调整无刷直流电动机以满足速度、效率和噪音等系统性能参数可能是困难的。有可能开发一种无传感器梯形控制算法，其中电机的背电动势电压决定换向，这样调谐是独立于电机参数。集成电机驱动器，如MCT8316A集成无传感器梯形控制，可以提供优化的系统性能，而不需要复杂的微控制器接口。此外，作为电机调谐过程中的参考，集成电机驱动器提供反馈信号，如电机相位电压，电流和电机速度，在示波器上可见。
在无传感器FOC算法中，先进控制技术的集成可以显著加快电机调优，例如，通过自测量电机参数或自动化控制环路调优。一个引导调优的图形用户界面(GUI)为电机启动提供了默认选项，如图3所示，可以帮助您进行调优过程，并快速使电机旋转起来。无代码电机驱动器，如用于FOC的MCF8316A和用于梯形控制的MCT8316A，包括用于电机启动的多个可配置选项，以及闭环和电机停止操作。这使您能够在几分钟内优化电机性能-显著减少设计周期时间。
图3:引导调优GUI
方法三:把它做小一点
为无刷直流系统构建硬件对于许多系统设计人员来说是压倒性的。一个典型的系统需要门驱动器，mosfet，电流传感放大器，电压传感比较器和模数转换器。大多数系统都需要专用的电源架构，包括为电路板上的所有组件供电的低差稳压器或DC/DC降压稳压器等设备。一个集成的BLDC驱动器结合了所有这些组件，并提供了一个紧凑而易于使用的解决方案，如图4所示。
图4:全集成无刷直流电动机解决方案
具有集成控制的电机驱动器包括保护功能，如mosfet的过流和过压保护以及温度监测，使设计人员可以轻松提供强大的解决方案。对于使用功率小于70w的电机应用，如真空机器人、家用吊扇或洗衣机中使用的泵，您可以选择集成mosfet的器件，以进一步减少电路板空间。MCF8316A和MCT8316A器件支持高达8-A的峰值电流，适用于24 v应用。对于高功率应用，您可以将功率mosfet放在板上，将栅极驱动器和电机控制集成到一个芯片中。
本文中讨论的概念可以帮助加快系统设计周期，同时提供更小、更智能的无刷直流电机系统。无代码，集成无传感器控制BLDC电机驱动器，如MCF8316A和MCT8316A，可以帮助您快速设计优化，高性能的实时控制系统。这些设备可以为24v应用提供高达70w的功率。通过集成的智能控制技术，两个电机驱动器易于调优，实现高性能和可靠的系统解决方案，并且是您在构建下一个低压，节能的无刷直流系统时考虑的很好的选择。
