Toshiba直流无刷电机驱动IC介绍(一)

       随着电气设备自动化程度的不断提高,电机的应用越发广泛。由于对能耗、环保要求日益增加,用电设备的能耗要求越来越高,受此市场趋势的推动,无刷直流电机的市场份额显著提高。无刷电机技术的应用前景非常广阔,除了汽车和家用电器等传统领域,还包括航空航天、机器人、智能家居、医疗设备等领域。本次主要介绍无刷直流电机及Toshiba直流无刷电机驱动IC。

       直流电机可分为有刷直流电机、无刷直流电机、步进电机。下面表格是各类型电机特点的简单介绍对比。



无刷直流电机的优点:(相比直流有刷电机)

(1)无电刷、低干扰。

(2)没有电刷,运转时摩擦力大大减小,运行顺畅,噪音更低。

(3)寿命长,低维护成本等。

无刷电机的工作原理:简单来讲就是利用磁铁相反极性相互吸引、相同极性相互排斥的特性旋转。由电子电路切换流向线圈电流的方向,改变磁力的方向,通过改变定子磁力的方向,产生推进力旋转转子。

一般的无刷直流电机有三个相,最基本的3相无刷直流电机是双极、3槽电机,无刷直流电机的机数和槽数越多,可提供的扭矩越大纹波越小。



电机驱动IC的作用: 输出电路控制、转速控制、各种故障检测功能等

相比于有刷电机,无刷电机使用电子电路代替电刷和换向器来反转电流(磁场方向)。内置控制电路的电机驱动IC就派上了用场。

输出电路控制,电机驱动IC使用位置传感器和输出电路而不是电刷和换向器来控制电机的旋转。为了已最佳时序控制输出电路,需要检测转子位置:

1. 使用位置传感器:三个磁性传感器相距120°,根据磁场的变化检测转子位置



 

2. 通过反电动势电压(无传感器控制):旋转电机中会感应反电动势,反电动势电压根据转子位置而变化………等方式

电机驱动IC通过PWM控制电机的转速:通过改变PWM的占空比,随着电机电流增加,无刷直流电机中的磁场强度增加,转速增加,另一方面如果电机需要减速,减少PWM占空比。

东芝电机驱动IC的优点:智能相位控制

                                                                                                                   【注】上图来自Toshiba官网

东芝提供多种MCD:三相/一相无刷电机驱动IC,又可根据客户具体需求选择控制器型MCD、驱动电路型MCD、预驱动电路型MCD。本次简单介绍了BLDC的工作原理及toshiba电机驱动IC的分类及功能,下次将以具体的Toshiba电机驱动IC为例介绍控制电路及各种功能设计。


问1:目前转换效率最高的电机是哪种类型?
答:在有刷电机、步进电机、直流无刷电机三种电机中,直流无刷电机效率最高

问2:东芝实际的电机驱动电路能检测电流吗?
答:东芝现在的电机驱动产品,部分应用新技术ACDS,能够检测电机电流,比较早的产品,电机电流是通过外部电流采样电阻

问3:无刷直流电机的使用寿命与哪些因素有关?
答:1电机本身因数:比如轴承寿命、磁钢退磁 2工作环境:温度、湿度、散热 3实际操作方式

问4:在运转过程中,电流突然上升是什么原因造成?
答:负载、干扰、输入电源电压波动都有可能造成

问5:在比较大的磁场中,使用无刷电机需要注意什么?
答:电机工作就是旋转磁场工作,需要避免外部强磁场的干扰,特别是如果使用霍尔传感器的控制电路,如果收到外部干绕,控制器就无法正常工作

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