德州儀器無刷直流電機控制方案

　　方框圖

　　設(shè)計注意事項

　　無刷直流（BLDC）電機概述

　　無刷直流電機具有定子繞線和永久磁性轉(zhuǎn)子。繞線連接到控制電子，且電機內(nèi)部沒有刷子和換向器。電子類似于換向器驅(qū)動適當(dāng)?shù)睦@線；在圍繞定子旋轉(zhuǎn)的移動模式中驅(qū)動繞線。驅(qū)動的定子繞線引導(dǎo)轉(zhuǎn)子磁性。

　　BLDC電機效率更高，運行更快更安靜，需要電子以控制旋轉(zhuǎn)場。BLDC電機制造成本更低，易于維護(hù)。

　　驅(qū)動BLDC電機需要三相反向器。反向器包含三個半H橋，使用輔助信號控制其高位和低位開關(guān)。在關(guān)閉高側(cè)開關(guān)和開啟低側(cè)開關(guān)之間保有延遲是非常重要的。這將消除潛在的開關(guān)短路。

　　微處理器

　　TI的C2000?系列MCU可以通過使用標(biāo)量或矢量控制技術(shù)控制BLDC電機。了解轉(zhuǎn)子位置對于高效控制BLDC電機非常重要。通過連接至電機的霍爾傳感器或旋轉(zhuǎn)式編碼器能夠檢測到轉(zhuǎn)子的位置。這些傳感器輸入用于含傳感器的反饋控制系統(tǒng)。

　　轉(zhuǎn)子位置還可通過使用反電動勢電壓信息進(jìn)行估算。此反饋控制模式無需使用傳感器和附加接線。位置或度評估器也可用于計算轉(zhuǎn)子位置。

　　C2000MCU上的集成高速12位ADC轉(zhuǎn)換器、高分辨率脈寬調(diào)制器（PWM）和正交編碼器輸入（QEI）使其適合于實施BLDC電機控制。C2000MCU內(nèi)核能夠在短時間內(nèi)執(zhí)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)函數(shù)，使此MCU系列成為實施矢量控制技術(shù)和同時控制多個電機的理想選擇。此系列的PWM具有可編程死區(qū)延遲，可驅(qū)動高側(cè)和低側(cè)閘極驅(qū)動器。C2000MCU還可通過使用梯形或正弦控制驅(qū)動BLDC電機。

　　Stellaris?系列MCU向偏愛開放式構(gòu)架內(nèi)核的客戶提供基于ARM的解決方案。這些MCU還為傳感器的控制提供集成ADC、電機控制特定的PWM和QEI輸入。其基于硬件的故障檢測系統(tǒng)可更快地關(guān)閉系統(tǒng)，無需軟件干預(yù)。這些MCU也可用于實施標(biāo)量和矢量控制技術(shù)。

　　MSP430器件基于16位RISC架構(gòu)，在工作模式和休眠模式中具有超低功耗操作功能。通過使用接受較低性能的標(biāo)量技術(shù)，這些MCU可用于BLDC電機控制。集成驅(qū)動器可配置為PWM輸出并可通過梯形控制控制閘極驅(qū)動器。

　　Hercules?安全MCU可提供基于ARMCortex-R4f的解決方案并被認(rèn)證為適合用于需要實現(xiàn)IEC61508SIL-3安全級別的系統(tǒng)中。這些MCU還可通過靈活的HET協(xié)處理器提供集成浮點、12位ADC、特定于電機控制的PWM及編碼器輸入。Hercules安全MCU還可用于實施標(biāo)量和矢量控制技術(shù)并支持各種性能需求。

　　隔離

　　TI數(shù)字隔離器具有邏輯輸入和輸出緩沖器，這些緩沖器由TI的二氧化硅（SiO2）隔離勢壘進(jìn)行隔離，可提供4kV隔離。

　　當(dāng)與隔離電源配合使用時，這些器件可阻止高電壓、隔離接地以及防止噪聲電流進(jìn)入本地接地并干擾或損害敏感電路。

　　接口/連接

　　傳統(tǒng)模擬RS-232/RS-485接口一直是電機控制應(yīng)用的常見選擇。展望未來，設(shè)計人員將在其產(chǎn)品中集成主流接口，如以太網(wǎng)、USB和CAN。

　　TI致力于同時為傳統(tǒng)和新興工業(yè)接口提供解決方案。例如，TI最近推出了全世界首款隔離式CAN收發(fā)器ISO1050。

　　電源管理

　　德州儀器（TI）提供從標(biāo)準(zhǔn)IC到高性能插件、變壓器、數(shù)字電源MOSFET和集成電源模塊的電源管理IC解決方案。從AC/DC和DC/DC電源、線性穩(wěn)壓器和非隔離式開關(guān)DC/DC穩(wěn)壓器到PMIC和電源及顯示解決方案，德州儀器（TI）的電源管理IC解決方案都能幫助您完成項目開發(fā)。
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