技術分享
試著回想一下，有沒有哪一刻您沒有使用過任何類型的電機？從家中的吊扇到汽車的車窗，再到醫(yī)院里精密的手術器械——電機已成為現代技術的基石，消耗了世界上一半以上的電力。提高能效可以顯著降低全球電力需求，而性能最佳的電機則配備了智能控制。
Qorvo公司應用工程師José Qui?ones在其2024年的白皮書《無刷直流電機及其驅動器的設計挑戰(zhàn)與注意事項》中，深入探討了無刷直流（BLDC）電機所面臨的挑戰(zhàn)及其具備的優(yōu)勢。“電機的使用已有100到150年的歷史。”José說道，“最初它們非常簡單，只需連接到電源即可工作。然而，這并不是執(zhí)行電機驅動任務的最有效方式，因此您可以想象在過去的一個世紀里，對這些電機提出了怎樣的要求。它們不得不變得更加復雜，控制它們的設備也是如此?！?br /> “在過去的12年里，我們一直致力于將電機控制集成到單個芯片中，以使應用更加緊湊。這樣做還可以節(jié)省成本。有些應用確實需要較小的空間占用，比如電池驅動的電鉆；其所有的可用空間基本上就在您的手掌大小之內。這就帶來了許多設計上的挑戰(zhàn)，但如果您能克服這些挑戰(zhàn)，也將獲得諸多益處?！?br />設計挑戰(zhàn)
初期成本
與傳統(tǒng)電機相比，BLDC電機及其驅動器的前期成本更高
集成先進的控制電子設備增加了初期投資
復雜的控制系統(tǒng)
需要復雜的控制算法來優(yōu)化性能
需要強大的處理能力和先進的軟件來優(yōu)化運行
電機選型
根據應用要求（例如連續(xù)與間歇扭矩、速度等）選擇合適的電機類型
確保與現有系統(tǒng)兼容并滿足性能預期
傳感器集成
決定傳感器的類型和位置，以實現精確的轉子位置檢測
平衡不同傳感技術（如霍爾效應傳感器和光學編碼器）的成本與性能
熱管理
有效消散功率電子設備和電機運行產生的熱量
在不同運行條件下保持性能及使用壽命
BLDC電機的優(yōu)勢
高效能
效率可達96%以上，從而實現顯著的節(jié)能效果
由于耗電量減少，生命周期成本降低
使用壽命長
由于沒有電刷磨損，維護需求極低
在各種應用中經久耐用，可靠性高
緊湊且輕便
更高的功率密度允許設計更為緊湊的電機
非常適合對空間和重量有嚴格要求的應用
性能增強
通過先進的驅動電子設備精確控制速度和扭矩
運行平穩(wěn)，扭矩紋波更小；尤其針對正弦換向
應用廣泛
適用于從小型手持工具到大型工業(yè)機械的廣泛領域
可與電池供電系統(tǒng)和市電供電系統(tǒng)靈活配合
José表示，為充分利用這些優(yōu)勢，必須有一種方法來控制電機的不同電氣參數。“這一切都需要大量的細致調整，這正是電機控制器發(fā)揮作用的領域。在這種情況下，我們提供的電機控制器內置了實現所需智能的微控制器。”
Qorvo帶來集成解決方案，以解決BLDC電機控制的挑戰(zhàn)。其推出的PAC5xxx系列電源應用控制器?（PAC）集成了BLDC電機控制所需的所有必要功能：
高度集成：結合了三相門極驅動器、電源管理、模擬前端、多個通信接口和傳感器接口
可配置且可更新：允許針對特定電機進行現場更新和自動調整
全面保護：包括針對過流、欠壓、過壓和過溫的保護
節(jié)省空間和成本：最大限度減少對板載空間的需求以及元件數量，縮減物料清單（BOM）和組裝成本
此參考設計示例為RD5556；
展示了Qorvo的PAC5556電機控制器和
碳化硅（SiC）FET共源共柵結構功率開關。
PAC系列簡化了BLDC電機的實施，確保了各類應用中的高性能、高效率和可靠性。
“為了安全起見，我們開發(fā)了一條新的驅動器產品線，具有以下兩大特點。我們將這些安全措施從軟件層面轉移到了硬件層面。借助硬件實施方式，可以快速停止電機，并通過硬件而非固件來禁用功率級。這確保了潛在的固件故障不會干擾和危及安全性。這種冗余性提高了安全性；特別對于某些安全至關重要的電動工具；例如，電鋸！”
BLDC電機盡管初始成本高、結構復雜，但卻具有無與倫比的效率、使用壽命和性能優(yōu)勢。利用Qorvo PAC系列等集成控制解決方案來克服設計挑戰(zhàn)，各行業(yè)都可實現顯著的節(jié)能和運營改進?！拔覀兊墓ぞ咦屧O計師的工作變得更加輕松，”José如此說道。
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