在 PCIM 期間，Power Integrations 展示了嵌入式“C”代碼應(yīng)用程序、庫和控制 GUI，使設(shè)計(jì)人員能夠使用該公司的 BridgeSwitch 無刷直流 （BLDC） 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 IC 精確控制和調(diào)整單相電機(jī)。在接受《電力電子新聞》采訪時(shí)，Power Integrations 高級營銷經(jīng)理 Cristian Ionescu-Catrina 強(qiáng)調(diào)了每個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的新生態(tài)設(shè)計(jì)如何進(jìn)入消費(fèi)領(lǐng)域。“新法規(guī)增加了效率挑戰(zhàn)：要求洗碗機(jī)的效率提高 30%，歐盟的目標(biāo)是到 2035 年節(jié)能 $20B，”Ionescu-Catrina 說。這使我們能夠通過新的解決方案簡化故障診斷和設(shè)計(jì)，以更低的可聽噪聲和精確控制滿足市場需求，并由 BLDC 電機(jī)作為單相應(yīng)用中成本優(yōu)化的解決方案提供支持。

BridgeSwitch BLDC 電機(jī)驅(qū)動(dòng) IC 通過集成、靈活的半橋支持新興市場需求，該半橋無需散熱器即可驅(qū)動(dòng)高達(dá) 400 W。BridgeSwitch 通過硬接線保護(hù)和整個(gè)逆變器的監(jiān)控來驅(qū)動(dòng)單相或三相電機(jī)。Ionescu-Catrina 指出，電機(jī)控制應(yīng)用的設(shè)計(jì)需要復(fù)雜的解決方案，而在硬件和軟件上簡化流程是所有設(shè)計(jì)人員的要求。目前，軟件示例適用于特定的電機(jī)，并且沒有用于定制的內(nèi)置機(jī)制。此外，傳統(tǒng)的逆變器解決方案缺乏診斷功能，依賴軟件通過符合 IEC-60730 的安全等級 B，比硬件解決方案需要多兩到三個(gè)月的時(shí)間進(jìn)行認(rèn)證。

“客戶需要帶有軟件示例和設(shè)計(jì)工具的整體解決方案，”Ionescu-Catrina 說。“電機(jī)控制應(yīng)用需要定制 ［并］ 擁有最佳操作區(qū)域；比例積分回路需要配置；PWM 頻率和熱規(guī)格各不相同；需要快速平穩(wěn)的啟動(dòng)。

“例如，在圖 1 中，在 x 軸上，您有氣流；在 y 軸上，您有氣壓，并且每種類型的風(fēng)扇都有一個(gè)最佳運(yùn)行區(qū)域，”他詳細(xì)說明。“因此，要使風(fēng)扇進(jìn)入該運(yùn)行模式，定制和調(diào)整是必要的。因此必須優(yōu)化電機(jī)；它們必須經(jīng)過調(diào)整才能在該最佳操作區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，這需要設(shè)計(jì)人員付出巨大的努力。設(shè)計(jì)人員還必須考慮其他用例，例如涉及比例積分控制常數(shù)的速度控制。而這也需要Kp參數(shù)等配置。此外，許多設(shè)計(jì)人員還希望從內(nèi)存和帶寬的角度優(yōu)化 MCU，以最大限度地減少 PCB 空間和熱量。所有這一切都可以通過 Power integrations 今年在 PCIM 上展示的新軟件實(shí)現(xiàn)。”

圖 1：電機(jī)控制應(yīng)用需要定制。（來源：Power Integrations）

無刷電機(jī)

BLDC 電機(jī)比有刷電機(jī)提供更高的效率和可靠性。它們越來越多地用于家用電器和消費(fèi)電子產(chǎn)品。隨著這些應(yīng)用的效率標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，還需要更好的電源轉(zhuǎn)換技術(shù)來最小化總功率損耗并簡化設(shè)計(jì)。驅(qū)動(dòng)器是 BLDC 控制的基本元件。它是一種功率放大器，產(chǎn)生電壓輸出來驅(qū)動(dòng)H橋電路的大電流高側(cè)和低側(cè)IGBT柵極。

為了滿足未來的需求，Power Integrations 在 PCIM 上展示了使用 BridgeSwitch 系列的單相電機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的新 GUI，適用于高達(dá) 400 W 的 BLDC 電機(jī)。這款高壓半橋電機(jī)的效率為 99.2%，無需散熱器，并減少軟件認(rèn)證時(shí)間和費(fèi)用。Power Integrations 的 BridgeSwitch 驅(qū)動(dòng)器系列具有先進(jìn)的快速恢復(fù)外延二極管場效應(yīng)晶體管 （FREDFET），具有集成的無損電流檢測功能。

通過接口，現(xiàn)在可以控制電機(jī)的啟動(dòng)和停止，以及保護(hù)參數(shù)，無需任何外部儀器即可監(jiān)控電機(jī)的狀態(tài)。圖 2 顯示了界面允許您編程的可能狀態(tài)列表及其布局。BridgeSwitch Motor-Expert 軟件降低了 BLDC 驅(qū)動(dòng)器的成本和復(fù)雜性。

圖 2：新 GUI 的功能和布局（來源：Power Integrations）

圖 3：系統(tǒng)架構(gòu)示例——傳感器控制（來源：Power Integrations）

“該界面允許您實(shí)時(shí)對多種配置進(jìn)行所有更改，”Ionescu-Catrina 說。“每次進(jìn)行更改時(shí)，微控制器及其軟件中的配置都會(huì)更新。無需重新編譯，一切都是實(shí)時(shí)發(fā)生的。”

該界面還使用戶能夠可視化系統(tǒng)操作，顯示數(shù)據(jù)狀態(tài)，包括電流、速度、狀態(tài)、電流誤差和速度誤差。軟件界面中的診斷字段提供對逆變器和電機(jī)運(yùn)行的深入了解。

新軟件附帶用于恒速和恒轉(zhuǎn)矩操作的即用型應(yīng)用示例，所有這些都符合 IEC6730 A 類標(biāo)準(zhǔn)。GUI 可以與示例和文檔一起下載。當(dāng)然，控制系統(tǒng)仍然需要 MCU（圖 3）。

該軟件符合靜態(tài) （MISRA） 和動(dòng)態(tài)性能分析，涵蓋延遲、抖動(dòng)和執(zhí)行時(shí)間。它只需要 14 kB 代碼存儲器和 5 kB SRAM，適用于具有小存儲器容量的微控制器。