無刷直流電機集成更多功能，讓電機更進步
無刷直流電機集成更多功能，讓電機更進步
相對于有百年歷史的有刷電機而言，無刷直流電機更高效、體積更小和輕便，并正在穩(wěn)步快速地向前發(fā)展。對于它們穩(wěn)定且不斷增加的受歡迎程度，正成為一個新的熱潮。
就在兩年前，無刷直流電機還遠比有刷電機昂貴。但受惠于設計技術和材料技術的進步，其價格急劇降低。如今，兩種電機技術之間的成本差異只有10%。而最顯著的轉(zhuǎn)變則是設計人員開始緊密結(jié)合工業(yè)應用進行工作。傳統(tǒng)上，這被認為屬于硬核式有刷電機的應用領域，因為“干凈”的工作環(huán)境并不是最重要的。但現(xiàn)在，由于成本門檻的降低，無刷電機不斷獲得新的應用。
有刷和無刷電機之間最顯著的區(qū)別是是否配置有常見的電刷-換向器(Brush-Commutator)。過去一個世紀以來，有刷直流電機的換向一直是通過石墨電刷與安裝在轉(zhuǎn)子上的環(huán)形換向器相接觸來實現(xiàn)的。
而無刷電機則通過霍爾傳感器(Hall sensor)把轉(zhuǎn)子位置反饋回控制電路，使其能夠獲知電機相位換向(順序) 的準確時間。大多數(shù)無刷電機生產(chǎn)商生產(chǎn)的電機都具有三個霍爾效應定位傳感器。由于無刷電機沒有電刷，故也沒有相關接口，因此更高效，噪聲更小，平時使用也無需深度的維護，壽命更長。
那么，還有什么是有待更進一步的呢？盡管電機業(yè)對無刷電機優(yōu)勢的認識日益加深，但迄今工作仍只限于開發(fā)上述的無刷電機霍爾傳感器控制電子元件。
目前對電機驅(qū)動盒和電機驅(qū)動卡開發(fā)的需求十分急迫，它們能為設計人員提供微控制器、可編程能力和驅(qū)動器，并把所有這些功能都集成在一個單一封裝內(nèi)。不論是在數(shù)字還是模擬模式下，本質(zhì)上是這種集成方式完成各種電機應用必需的換向。沒有這種集成，無刷電機就不起作用。
在選擇最佳驅(qū)動器時，脈寬調(diào)制(PWM) IC正逐漸作為一種首選技術受到認可。最佳驅(qū)動器的選擇僅取決于效率。線性電路的缺點在中端開始突顯，此時輸出電平為50%左右。在這種輸出電平時，旁路元件的阻抗等于負載阻抗，這意味著放大器產(chǎn)生的熱量等于供給負載的功率！簡言之，當以中等功率等級驅(qū)動電阻式負載時，線性控制電路出現(xiàn)50%的最低效率。
現(xiàn)在讓我們考慮一個PWM解決方案。在PWM控制系統(tǒng)中，模擬輸入電平被轉(zhuǎn)換為可變占空比開關驅(qū)動信號。從一個電氣狀態(tài)切換到另一個狀態(tài)的過程，也就是OFF和ON之間的變化，被稱為“調(diào)制”，這也是這項技術被稱為“脈寬調(diào)制”的原因。剛開始占空比為零，即一直處于OFF狀態(tài)，當電機開始旋轉(zhuǎn)時，占空比通常隨之增加，直至電機達到應用所需的速度和/或轉(zhuǎn)矩為止。問題仍然是，還有什么是有待更進一步的呢？
具有控制無刷電機所必需的特定功能的微控制器，以及向電機提供能源并構(gòu)成微控制器與無刷電機之間接口的PWM IC驅(qū)動器已開始問世。但為了向設計人員提供他們眼下迫切需要的集成式無刷控制電路功能，該領域仍有大量工作有待完成。
