1.前言
洗衣機、空調(diào)和冰箱等變頻家用電器通常使用無刷直流電機 (BLDC)。這些電機因其高效率、低可聞噪音和無級調(diào)速而在家用電器中很受歡迎。
仍然有許多低功率電機——例如洗衣機和洗碗機中的排水泵或空調(diào)和冰箱中的風扇——由于驅(qū)動器設計的復雜性和成本，BLDC 電機無法完全取代它們。由于這些電機的功率通常低于 50W，因此即使對于經(jīng)驗豐富的工程師來說，開發(fā) BLDC 電機驅(qū)動器也非常耗時，并且還會延長上市時間。
2.無刷直流電動機的工作原理
無刷直流電動機是采用半導體開關(guān)器件來實現(xiàn)電子換向的，即用電子開關(guān)器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的接觸式換向器和電刷。它具有可靠性高、無換向火花、機械噪聲低等優(yōu)點，廣泛應用于高檔錄音座、錄像機、電子儀器及自動化辦公設備中。
無刷直流電動機由永磁體轉(zhuǎn)子、多極繞組定子、位置傳感器等組成。位置傳感按轉(zhuǎn)子位置的變化，沿著一定次序?qū)Χㄗ永@組的電流進行換流（即檢測轉(zhuǎn)子磁極相對定子繞組的位置，并在確定的位置處產(chǎn)生位置傳感信號，經(jīng)信號轉(zhuǎn)換電路處理后去控制功率開關(guān)電路，按一定的邏輯關(guān)系進行繞組電流切換）。定子繞組的工作電壓由位置傳感器輸出控制的電子開關(guān)電路提供。
3.可選方案
TI 通過使用高度集成的 BLDC 電機驅(qū)動器單芯片 IC 幫助我們簡化驅(qū)動器設計，該 IC 在器件內(nèi)部具有嵌入式專有 180 度無傳感器控制方案。低壓BLDC電機更適合小功率應用而不是高壓應用，對于小功率應用使用高壓解決方案就像一匹大馬拉著小車。與高壓 BLDC 電機相比，
· 兼容性。AC/DC 開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器使系統(tǒng)能夠在不同地區(qū)的通用電壓輸入條件 (110/220V AC ) 下運行。
· 安全。 超低壓電源簡化了電機的絕緣設計，消除了驅(qū)動板絕緣擊穿的風險，降低了觸電風險，特別適用于排水泵所在的高濕環(huán)境。
· 可靠性。 保護功能包括過流保護、鎖定檢測、電壓浪涌保護、欠壓鎖定保護、熱關(guān)斷保護和自動重啟。較低的開關(guān)損耗和傳導損耗使電機更易于控制且效率更高。
· 外形小巧。驅(qū)動板可輕松裝入電機，節(jié)省印刷電路板 (PCB) 空間。（見圖 1 & 2）
· 更好的電磁干擾 (EMI) 性能。EMI 功能使客戶能夠輕松通過 EMI 測試要求。
· 節(jié)約成本。低壓直流鏈路電容器比高壓電容器便宜。無傳感器實現(xiàn)簡化了電機組裝；使啟動更可靠；并減少線束、霍爾效應傳感器和相關(guān)電纜成本。
圖 1：驅(qū)動器在外形上的變化
圖 2：電機在外形上的變化
總體而言，帶有集成小型驅(qū)動器的電機降低了設計復雜性，節(jié)省了研發(fā)時間并加快了上市時間。
TI有使用低壓 (24V) BLDC 電機驅(qū)動器，而不是高壓（300V 以上）電機。該參考設計提供優(yōu)化的緊湊型 AC/DC 反激電源和具有全面保護的高度集成正弦 BLDC 電機驅(qū)動器。圖 3 顯示了系統(tǒng)框圖。
圖 3：系統(tǒng)框圖
該參考設計的外形尺寸非常小，可將驅(qū)動器板集成到電機內(nèi)部，并提供改進的解決方案。AC/DC 反激電源將 90V 至 265V、50Hz 或 60Hz 的交流輸入轉(zhuǎn)換為穩(wěn)壓的 24V直流輸出，并在高端和低端之間加強隔離，UCC28740 用作 AC/DC 反激控制器。設計輸出功率最大為36W。 電源產(chǎn)生的24V DC為DRV10983供電 三相無傳感器 BLDC 電機控制器，用于驅(qū)動電機并控制電機速度。對于需要更寬的工作電壓支持和增強的保護功能的電器設計，像 DRV10987 這樣的 BLDC 電機驅(qū)動器可用于 24V 系統(tǒng)以滿足不同的電源要求。我們不必精通 BLDC 技術(shù)，也能完美地開發(fā) BLDC 系統(tǒng)。我們有許多易于使用的電機驅(qū)動器，它們集成了控制邏輯、柵極驅(qū)動器和 FET，以幫助最大限度地縮短開發(fā)時間、節(jié)省成本并減少 PCB 板空間。
TI 專有的無傳感器控制方案可提供連續(xù)正弦驅(qū)動。這種集成的電機控制顯著降低了通常由于換向而產(chǎn)生的純音。圖 4 顯示了 DRV10983 的驅(qū)動波形。
圖 4：驅(qū)動波形
如果我們擔心額外的開關(guān)電源成本，只需將我們之前的開關(guān)電源級別從 5W 或 10W 升級到 35W；成本增加相當有限。系統(tǒng)級成本更便宜，因為更小的電機和驅(qū)動器 IC 比高壓解決方案更便宜。
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