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使用高度集成的柵極驅動器節省電機控制設計空間

1945348 2022-11-25 | pdf | 342.59KB | 次下載 | 免費

資料介紹

由鋰離子電池供電的高功率密度、高效率、三相無刷直流 (BLDC) 電機使無繩電動工具、真空吸塵器和電動自行車的開發成為可能。然而，為了為更緊湊的機電設備節省空間，設計人員面臨著進一步縮小電機控制電子設備的壓力。由鋰離子電池供電的高功率密度、高效率、三相無刷直流 (BLDC) 電機使無繩電動工具、真空吸塵器和電動自行車的開發成為可能。然而，為了為更緊湊的機電設備節省空間，設計人員面臨著進一步縮小電機控制電子設備的壓力。這不是一項簡單的任務。除了將驅動器組件擠入狹窄空間的明顯困難之外，將所有部件推得更近會增加熱管理，當然還有電磁干擾 (EMI) 問題。這不是一項簡單的任務。除了將驅動器組件擠入狹窄空間的明顯困難之外，將所有部件推得更近會增加熱管理，當然還有電磁干擾 (EMI) 問題。電機控制電路設計人員可以通過轉向新一代高度集成的柵極驅動器（電機控制系統中最關鍵的元件）來實現更纖薄的設計。電機控制電路設計人員可以通過轉向新一代高度集成的柵極驅動器（電機控制系統中最關鍵的元件）來實現更纖薄的設計。本文將在介紹合適的柵極驅動器之前討論 BLDC 電機的操作，以及如何使用它們來克服緊湊型電機控制系統的設計挑戰。本文將在介紹合適的柵極驅動器之前討論 BLDC 電機的操作，以及如何使用它們來克服緊湊型電機控制系統的設計挑戰。制造更好的電動機制造更好的電動機由于能源效率和節省空間的雙重商業壓力，電動機設計得到了迅速發展。數字控制的 BLDC 電機代表了這一演變的一部分。該電機的流行是由于使用電子換向，它提供比傳統（電刷換向）直流電機更高的效率，對于以相同速度和負載運行的電機，效率提高了 20% 到 30%。由于能源效率和節省空間的雙重商業壓力，電動機設計得到了迅速發展。數字控制的 BLDC 電機代表了這一演變的一部分。該電機的流行是由于使用電子換向，它提供比傳統（電刷換向）直流電機更高的效率，對于以相同速度和負載運行的電機，效率提高了 20% 到 30%。對于給定的功率輸出，這種改進允許 BLDC 電機變得更小、更輕和更安靜。BLDC 電機的其他優勢包括卓越的速度與扭矩特性、更動態的響應、無噪音運行和更高的速度范圍。工程師們也在推動設計在更高的電壓和頻率下運行，因為這允許緊湊型電動機完成與更大的傳統電動機相同的工作。對于給定的功率輸出，這種改進允許 BLDC 電機變得更小、更輕和更安靜。BLDC 電機的其他優勢包括卓越的速度與扭矩特性、更動態的響應、無噪音運行和更高的速度范圍。工程師們也在推動設計在更高的電壓和頻率下運行，因為這允許緊湊型電動機完成與更大的傳統電動機相同的工作。BLDC 電機成功的關鍵是電子開關模式電源和電機控制電路，它產生三相輸入，進而產生旋轉磁場，將電機的轉子拉動。因為磁場和轉子以相同的頻率旋轉，所以電機被歸類為“同步”。霍爾效應傳感器傳遞定子和轉子的相對位置，以便控制器可以在正確的時刻切換磁場。還可以使用“無傳感器”技術來監測反電動勢 (EMF) 以確定定子和轉子的位置。BLDC 電機成功的關鍵是電子開關模式電源和電機控制電路，它產生三相輸入，進而產生旋轉磁場，將電機的轉子拉動。因為磁場和轉子以相同的頻率旋轉，所以電機被歸類為“同步”。霍爾效應傳感器傳遞定子和轉子的相對位置，以便控制器可以在正確的時刻切換磁場。還可以使用“無傳感器”技術來監測反電動勢 (EMF) 以確定定子和轉子的位置。向三相 BLDC 電機順序施加電流的最常見配置包括以橋式結構排列的三對功率 MOSFET。每對都充當逆變器，將電源的直流電壓轉換為驅動電機繞組所需的交流電壓（圖 1）。在高壓應用中，通常使用絕緣柵雙極晶體管 (IGBT) 代替 MOSFET。向三相 BLDC 電機順序施加電流的最常見配置包括以橋式結構排列的三對功率 MOSFET。每對都充當逆變器，將電源的直流電壓轉換為驅動電機繞組所需的交流電壓（圖 1）。在高壓應用中，通常使用絕緣柵雙極晶體管 (IGBT) 代替 MOSFET。圖 1：數字三相 BLDC 電機控制通常使用三對 MOSFET，每一對為電機的一個繞組提供交流電壓。（圖片來源：