BLDC（Brushless Direct Current，無刷直流）電機(jī)克服了有刷直流電機(jī)的先天性缺陷，以電子換向器取代了機(jī)械換向器，具有體積小、重量輕、噪聲小、轉(zhuǎn)矩特性好、啟動轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點，在家電、汽車、工業(yè)、航空等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。

近日，德州儀器（TI）推出業(yè)內(nèi)先進(jìn)的70W無刷直流（BLDC）電機(jī)驅(qū)動器，用于提供無需編程、無傳感器的梯形和磁場定向控制（FOC），產(chǎn)品編號為MCF8316A和MCT8316A。

其中，MCF8316A為無傳感器磁場定向控制電機(jī)驅(qū)動器，可智能地提取電機(jī)參數(shù)，使設(shè)計人員能夠快速調(diào)優(yōu)電機(jī)，同時提供一致的系統(tǒng)性能，而不受電機(jī)制造差異的影響；MCT8316A為無傳感器梯形控制電機(jī)驅(qū)動器，可以達(dá)到最大3.5kHz的電機(jī)頻率，比任何其他無需編程的無傳感器電機(jī)驅(qū)動器都快，設(shè)計人員僅需五個硬件引腳即可對電機(jī)進(jìn)行調(diào)優(yōu)。

解決BLDC電機(jī)設(shè)計的傳統(tǒng)難題

在電機(jī)領(lǐng)域，交流感應(yīng)電機(jī)是應(yīng)用廣泛的“傳統(tǒng)電機(jī)”之一，在包括洗衣機(jī)、吸塵器、風(fēng)扇在內(nèi)的“旋轉(zhuǎn)型家電產(chǎn)品”中有著很長的應(yīng)用歷史。交流感應(yīng)電機(jī)的工作原理是將轉(zhuǎn)子置于旋轉(zhuǎn)磁場中，在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，獲得一個轉(zhuǎn)動力矩，因而轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。

在實際應(yīng)用中，交流感應(yīng)電機(jī)會有功率因數(shù)滯后，輕載功率因數(shù)低，調(diào)速性能稍差等缺點，因此目前家電的設(shè)計正在從交流感應(yīng)電機(jī)向BLDC電機(jī)過渡。TI電機(jī)驅(qū)動器業(yè)務(wù)部門總經(jīng)理Kannan Soundarapandian表示，從交流感應(yīng)電機(jī)過渡到BLDC電機(jī)可降低功耗，同時也帶來了挑戰(zhàn)，包括延長了設(shè)計周期，增加了電路板尺寸，以及提高了系統(tǒng)成本。

他指出，對于上述挑戰(zhàn)，TI 70W BLDC電機(jī)驅(qū)動器進(jìn)行了專門的優(yōu)化。

為了解決研發(fā)周期長這一挑戰(zhàn)，TI 70W BLDC電機(jī)驅(qū)動器不需要編程，不需要軟件開發(fā)的周期。當(dāng)然，針對這一性能優(yōu)化，Kannan Soundarapandian也直言：“固定的軟件意味著已經(jīng)編好不能再改變，所以它帶來的問題是很難優(yōu)化性能。同時，在產(chǎn)品的一致性上，要把一個電機(jī)控制好，除了算法，和電機(jī)本身也是有一定關(guān)系?！?br />
針對電路板尺寸增加這一點，TI 70W BLDC電機(jī)驅(qū)動器進(jìn)行了一項創(chuàng)新。過往，在設(shè)計BLDC電機(jī)系統(tǒng)時，由于系統(tǒng)比較復(fù)雜，驅(qū)動至少包含三個部分：MCU、MOSFET功率器件、門級驅(qū)動，設(shè)計人員需要的硬件電路板、器件會非常多，電路板尺寸也會變大。TI 70W BLDC電機(jī)驅(qū)動器將驅(qū)動部分全部集成在一款芯片里，周邊的器件由28個降低為10個，電路板尺寸降低70%。

通過Kannan Soundarapandian的描述，TI 70W BLDC電機(jī)驅(qū)動器對于系統(tǒng)成本的降低主要體現(xiàn)在兩個方面：首先是器件集成大幅降低了外圍器件的成本消耗，包括相應(yīng)的材料成本；其次是由于無需編程，大大降低了客戶的開發(fā)周期。

在此他特別舉例稱，根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，一個資深的電氣工程師要去調(diào)諧一個電機(jī)需要花費數(shù)周或數(shù)月，借助我們的新品，可以把這個時間縮短到10分鐘。

讓家用電器擁有更好的性能

TI 70W BLDC電機(jī)驅(qū)動器一個主要的應(yīng)用領(lǐng)域就是家用電器，比吹風(fēng)機(jī)、水泵、風(fēng)扇、吸塵器等。在家電領(lǐng)域，尤其是小家電方向，噪音是一個非常重要的指標(biāo)，TI 70W BLDC電機(jī)驅(qū)動器對此進(jìn)行了專門的優(yōu)化。


Kannan Soundarapandian指出，在廚房一開攪拌機(jī)聲音非常大，能夠達(dá)到100dBA，基本我們身邊的家電都會發(fā)出噪聲，如何改善是一個重要的課題。TI享有專利的精密自動死區(qū)時間補償可降低現(xiàn)有應(yīng)用中的噪聲；器件在驅(qū)動筆記本電腦風(fēng)扇時，可將噪聲降低多達(dá)2 dBA。


在實現(xiàn)方式上，MCF8316A中便包括這項獲得專利的精密自動死區(qū)時間補償技術(shù)，可補償電流失真，使工程師能夠優(yōu)化電機(jī)聲學(xué)性能。MCT8316A包括不同的梯形控制技術(shù)，設(shè)計人員可以使用這些技術(shù)來降低電機(jī)噪聲。

同時，TI 70W BLDC電機(jī)驅(qū)動器還能夠加快系統(tǒng)響應(yīng)。在這方面，Kannan Soundarapandian介紹稱，由于采用了實時控制，TI 70W BLDC電機(jī)驅(qū)動器可以為掃地機(jī)器人等需要快速實時控制的應(yīng)用提供高達(dá)3.5 kHz的電機(jī)速度。比如說如果我們驅(qū)動一個BLDC電機(jī)，它是單極性的，3.5kHz的電機(jī)速度事實上已經(jīng)對應(yīng)到差不多21萬轉(zhuǎn)。這種高速的輸出功能對吸塵器或者無人機(jī)等等器件都是非常重要的功能。

當(dāng)然，Kannan Soundarapandian也強調(diào)說，因為TI 70W BLDC電機(jī)驅(qū)動器內(nèi)部集成的功能很多，非常適用于各種不同的電機(jī)，因為它可以提取不同的電機(jī)參數(shù)。所以，對于水泵、油泵、風(fēng)機(jī)等非常多的應(yīng)用領(lǐng)域都可以廣泛地應(yīng)用到。