BDC電機(jī)式微下依然強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)芯片
提到BLDC大家應(yīng)該都不陌生,現(xiàn)今無刷直流(BLDC)電機(jī)可謂是是電機(jī)行業(yè)的熱點(diǎn)。那BDC呢,聽到這個(gè)名字的時(shí)候是不是就有些陌生了。BDC電機(jī)作為BLDC電機(jī)的前輩,其實(shí)就是有刷直流電機(jī)。有刷直流電機(jī)使用永磁力作為定子,線圈繞在轉(zhuǎn)子上,通過碳刷與換向器機(jī)器的機(jī)械作用傳輸能量,這是它被叫有刷直流電機(jī)的原因,而BLDC電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子間沒有換向器這樣一個(gè)機(jī)械部件,這就是它們兩最大的區(qū)別。
從BLDC出現(xiàn)開始,有刷電機(jī)便逐漸式微。相比于BLDC如今在業(yè)內(nèi)的火熱,BDC的沒落顯得有些凄涼。BDC的沒落,一是由于MOSFET和IGBT作為電機(jī)的開關(guān)在控制方式上更加實(shí)用、更加經(jīng)濟(jì)可靠,取代了有刷電機(jī)的優(yōu)勢(shì);二是BLDC電機(jī)沒有刷子磨損,也不會(huì)引起EMI/RFI。
使用量急劇下降的BDC電機(jī)難道就沒有其用武之地了嗎?答案是不。老派的BDC電機(jī)依然是低成本應(yīng)用的可靠選擇。BDC電機(jī)配置合適的控制器,MOSFET / IGBT開關(guān),就可以實(shí)現(xiàn)足夠好的性能。同時(shí),由于它們幾乎不需要電子控制裝置,所以整個(gè)電機(jī)控制系統(tǒng)會(huì)相當(dāng)便宜。此外,還能節(jié)省配線和連接器所需的空間,并降低電纜和連接器的成本。所以在能夠滿足必要的性能前提下,低成本和足夠的可靠性讓有刷電機(jī)依舊是一個(gè)很好的選擇。
目前BDC電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片種類繁多,TI的DRV8870應(yīng)該是其中一個(gè)代表,并且性價(jià)比也還不錯(cuò)。
DRV8870 BDC電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片(GC8870可以替代DRV8870)
DRV8870作為具有電流調(diào)節(jié)功能的 50V、3.6A的H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng),可以直接驅(qū)動(dòng)一臺(tái)直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)的一個(gè)繞組或其他負(fù)載。
(DRV8870,TI)
DRV8870主要還是應(yīng)用在小型機(jī)器的有刷直流驅(qū)動(dòng)上。兩個(gè)邏輯輸入控制由四個(gè)N溝道 MOSFET組成H橋驅(qū)動(dòng)器,雙向控制電機(jī),峰值電流高達(dá) 3.6A。在輸入可以進(jìn)行脈寬調(diào)制 (PWM),通過使用電流衰減模式選擇來控制電機(jī)速度。
該芯片基于模擬輸入VREF和ISEN引腳上的電壓集成了電流調(diào)節(jié)功能。該電壓與通過外部檢測(cè)電阻器的電機(jī)電流成正比,將電流限制在穩(wěn)定的水平,可以顯著降低維持穩(wěn)定電壓所需的系統(tǒng)功率要求和大容量電容,特別是在電機(jī)啟動(dòng)和停轉(zhuǎn)情況下該調(diào)節(jié)功能具有很大意義。
在保護(hù)功能上DRV8870更是集成了VM欠壓鎖定 (UVLO),過流保護(hù) (OCP),熱關(guān)斷 (TSD)以及自動(dòng)故障恢復(fù)。可以說DRV8870是性能與安全雙雙都做到了極致,這也是該系列能如此具有代表性的原因。
ALLEGRO A4950 BDC電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片
A4950用于直流電機(jī)的脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制,峰值輸出電流為±3.5 A,工作電壓為40 V。IN1和IN2輸入允許對(duì)電橋進(jìn)行雙線控制。
(A4950,ALLEGRO)
A4950輸入端子用于通過外部應(yīng)用的PWM控制信號(hào)控制直流電機(jī)的速度和方向。內(nèi)部同步整流控制電路用于降低PWM運(yùn)行期間的功耗。在內(nèi)部電路中,保護(hù)功能包括過流保護(hù)、熱關(guān)斷、欠壓鎖定和交叉電流保護(hù)。
A4950的RDS(on)輸出很低,電阻為600mΩ。在8V至40V的寬工作電壓范圍內(nèi)有3.5A的峰值電流驅(qū)動(dòng)能力。同時(shí)擁有可調(diào)PWM電流限制,同步整流的能力。
A4950同步充電功能在電流衰減期間開啟相應(yīng)的DMOSFET,并使用低RDS(on)驅(qū)動(dòng)器有效地使車身二極管短路。這大大降低了功耗。當(dāng)檢測(cè)到零電流水平時(shí),同步整流被關(guān)閉,以防止負(fù)載電流反轉(zhuǎn)。具有完善且強(qiáng)大的功能是A4950一直能在BDC電機(jī)領(lǐng)域經(jīng)久不衰的關(guān)鍵能力。
從DRV8870和A4950行業(yè)內(nèi)的代表產(chǎn)品看出,高集成化是目前BDC電機(jī)芯片一大發(fā)展的趨勢(shì),而另一方面BDC電機(jī)驅(qū)動(dòng)也有朝著微型在發(fā)展。
TMC7300-LA 微型BDC驅(qū)動(dòng)芯片
(TMC7300-LA,Trinamic)
TMC7300,是微型低壓驅(qū)動(dòng),用于峰值電流達(dá)2A的一個(gè)直流電機(jī)。TMC7300采用QFN20封裝 ,僅3x3 毫米,盡管外形小巧,但TMC7300使用集成功率的MOSFET和完整集成的DC電動(dòng)機(jī)控制邏輯來獲得高功率密度,因此它可以控制速度并限制扭矩,或用于扭矩控制的操作。
為了易于使用,TMC7300帶有單線UART接口,可以在速度,扭矩和方向上進(jìn)行控制。強(qiáng)大的保護(hù)和診斷功能可以支持操作者穩(wěn)定可靠的操作,其中包括用于平穩(wěn)加速和減速的PWM控制,用于保護(hù)DC電動(dòng)機(jī)和電源以及機(jī)械負(fù)載感測(cè)的內(nèi)部限流器。
在參數(shù)指標(biāo)上RDS(on)上很低,LS僅為170mΩ,HS則為170mΩ。同時(shí)待機(jī)電流消耗小于50nA。
小結(jié)
盡管BLDC電機(jī)有許多優(yōu)點(diǎn),但有刷電機(jī)仍然可用,并且其性能正在逐漸提高。對(duì)于低成本應(yīng)用,隨著BDC驅(qū)動(dòng)芯片搭載了更多的配置強(qiáng)化了功能,BDC電機(jī)在節(jié)省成本的同時(shí)還能繼續(xù)提供足夠可靠的性能。

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