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點擊標題下「MPS芯源系統」可快速關注

上期回顧：原來CCM和DCM區別這么大！你選對了嗎？

本期內容

工程師朋友們，歡迎來到MPS電源小課堂。電機作為日常生活中離不開的動力源，在新能源汽車、生活電器、工業醫療設備各種場景中使用，想必大家一定不陌生，但是大家知道常用的電機分類嗎？更進一步，大家知道如何通過控制使得不同的電機轉起來嗎？

本期電源小課堂將帶大家了解常用的電機分類及其控制方法。

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電機是依據電磁感應定律實現電能轉換或傳遞的一種電磁裝置，主要作用是用來產生驅動轉矩，作為最常見的動力源，可以說電機的使用在我們生活中無處不在（空調洗衣機電動汽車風扇）。直流電機按照結構及工作原理，可以分為直流有刷電機和直流無刷電機以及步進電機。步進電機的特點和控制方式請大家移步到上期關于步進電機的介紹。

而有刷和無刷電機的區別主要是換相方式的，有刷電機依靠電刷和換向器進行換相實現電能到機械能的轉換，在性能上比較穩定，缺點是換向器和電刷接觸磨損壽命較短且噪聲較大，需要定期維護及更新。相比之下，直流無刷電機由電機主體和驅動器組成的機電一體化產品，通過電子換向器進行換相，無論是電機使用壽命、還是性能效率方面，都比有刷電機更加出色。

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《步進電機、有刷電機和無刷電機：用途及其優缺點》

直流無刷電機

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《電機驅動與位置傳感器》

直流有刷電機

知道了基本的BDC和BLDC的區別，下面我們一起看看直流有刷電機是如何轉起來的呢？

看這張BDC運轉示意圖，有刷電機電機工作時，帶線圈的轉子和換向器旋轉，定子磁鋼和電刷不轉，就是磁極不動，線圈旋轉，轉子線圈電流方向的交替變化是由換相器和電刷來完成的。

由BDC的工作原理可知，它的調速控制也較為簡單，調整BDC供電電源電壓的高低（額定電壓12V 額定轉速，8V轉慢），調整后的電壓電流改變電極產生的磁場強弱，達到調速要求。

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《步進電機、有刷電機和無刷電機：用途及其優缺點》

BDC運轉示意圖

常見的BDC驅動控制電路采用H橋實現，H橋能夠實現電機的正反轉控制，以電流由Out1流入，Out2流出為正（順時針旋轉），當Q1Q4開通時，電機正轉（順時針旋轉）。

Q2Q3導通時，電流由Out2流入，Out1流出，為電機反轉（逆時針旋轉），一般通過PWM控制H橋4個MOS管的通斷，調整BDC的電壓大小實現調速和正反轉控制。

Q1Q4導通，電流由Out1流入，Out2流出，電機正轉

Q3Q2導通，電流由Out2流入，Out1流出，電機反轉

BLDC，字面上看，最大的特點就是“無刷”——就完美避開了BDC的的幾個缺點， BLDC壽命長，靜音運轉，損耗低效率高，體積小，穩定性也好，妥妥的電機界明星，它的控制和工作方式也是今天我們介紹的重點！

我們來看BLDC的運轉示意圖，和BDC定子磁鐵，轉子線圈相反，BLDC電機的轉子是永磁體，定子是線圈。

我們給定子線圈通電，這時通電線圈就是一個電磁鐵，只要給定子線圈通入適當方向的電流，讓電磁鐵的磁極方向和轉子永磁體的磁極方向對應，就能吸引或排斥轉子，使轉子旋轉。

簡單來說，就是通過控制定子線圈的電流方向和大小來控制轉子的旋轉。

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《電機驅動與位置傳感器》

直流無刷電機運轉示意圖

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《步進電機、有刷電機和無刷電機：用途及其優缺點》

直流有刷電機運轉示意圖

我們所看到的BLDC控制系統，是由6個MOSFET組成驅動電路以及相應的控制電路組成。

方波控制、或者正弦波（PMSM）方式控制或者FOC都是常見的控制算法。

那么問題來了，我們是如何實現定子電流的變化呢？

最簡單的BLDC控制就是采用兩相導通方式，在每個控制周期下，只有兩相定子繞組線圈處于導通狀態，第三相懸空，轉子位置每變化60°電角度進行一次換相控制，根據轉子位置的不同，按照AB-AC-BC-BA-CA-CB這6個節拍，每個MOS管按照Q1Q4—Q1Q6--Q3Q6—Q3Q2—Q5Q2—Q5Q4的順序導通，驅動定子繞組，就能實現轉子轉動，這就是最經典的六步法控制。