采用整合桥式驱动器轻松完成马达控制设计
时间:2022-03-15来源:佚名
对许多 500W 以下的汽车及工业应用致动器来说,符合成本效益的直流有刷马达,仍是最适合的马达选择。另一方面,目前的趋势是从继电器改为使用 PWM 驱动马达,实现变速应用所需,同时提升驱动器的使用方便性及能源效率。此外,新设计更要求装置必须同时兼具安全、诊断及保护功能。现在有了 NovalithIC 系列这类的整合桥式驱动器,将半桥式驱动器与驱动器阶段、诊断、电流测量与 MOSFET 整合于同一封装,有效满足前述的各项需求。为了快速轻松实现新一代的马达控制设计,英飞凌推出了采用高整合度 NovalithIC 驱动器的 Arduino 功率扩展板。 目前的明显趋势是,车内像是 HVAC 鼓风机、引擎冷却风扇、水泵和油泵、驻车刹车、前雨刷与后雨刷等由能源效率驱动的分散式负载,必须加入智慧设计,以提供“随需能源”。多数应用固然采用的是简单且低成本的直流马达,但使用 PWM 的动态直流马达控制,却能缔造更佳的效率、舒适性及安全性。就一般的燃料泵应用来说,其所能省下的燃油,比机械式解决方案多了 1% 以上。对于功率要求更高的应用,重心则在于效率更高且更耐用的电力整流无刷直流马达。 由皮带驱动的功能及手动功能,正由电子控制马达所取代,使得汽车所仰赖的电子马达数量不断增加。IHS 的市场研究员估算,2012 年使用的电子汽车马达为 23 亿部,预计到 2017 年将增加到 29 亿部,CAGR (年复合成长率) 为 5.7%,也就是说,每一辆车内平均会有 30 部马达。目前这些马达中有 68% 为直流有刷马达,无刷直流马达的数量只占 15%,但还在持续增加。工业市场的成长率 (CAGR 6.4%) 高于这个数字。每年卖出的马达多达数十亿部,年成长率也居高不下,足见家电及消费者市场是具有高潜力的市场。直流马达的优点包括绕法简单,并使用简单的磁铁,因此马达价格较低。但由于使用电流变换器,因此体积大,而且使用寿命短。BLDC 马达虽然效率较高、体积较小且使用寿命较长,但价格却较为昂贵。 整合式桥接驱动器 许多电子驱动器仍采用简单的开/关控制,使用继电器、线性模式电晶体或分离式电子元件,而且不具诊断功能。不过,现今的新兴趋势,开始转为采用更智慧、具备诊断功能的马达控制设计,主要着眼于改善效率及舒适度。一般的马达控制设计包含电压供应、通讯介面、微控制器、控制阶段、驱动器和 MOSFET (图 1)。有多种整合概念可将功能区块结合至 IC,其中一种很有效率的方式,即是使用整合马达桥接的驱动器 (图 2)。此种解决方案的微控制器,能够执行数位控制及进阶的诊断功能。在负载侧使用整合保护功能的单片式 H 桥接器或多片式 IC (半桥和/或 H-bridge),简化了开发马达控制元件所需要的工作。在驱动器侧整合保护功能的概念,则能为许多小型的单极性和双极性驱动器带来好处。 |