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BDC電機式微下依然強大的驅動芯片

2021-10-20 08:00 ? 次閱讀
提到BLDC大家應該都不陌生,現今無刷直流(BLDC)電機可謂是是電機行業的熱點。那BDC呢,聽到這個名字的時候是不是就有些陌生了。BDC電機作為BLDC電機的前輩,其實就是有刷直流電機。有刷直流電機使用永磁力作為定子,線圈繞在轉子上,通過碳刷與換向器機器的機械作用傳輸能量,這是它被叫有刷直流電機的原因,而BLDC電機轉子和定子間沒有換向器這樣一個機械部件,這就是它們兩最大的區別。
從BLDC出現開始,有刷電機便逐漸式微。相比于BLDC如今在業內的火熱,BDC的沒落顯得有些凄涼。BDC的沒落,一是由于MOSFETIGBT作為電機的開關在控制方式上更加實用、更加經濟可靠,取代了有刷電機的優勢;二是BLDC電機沒有刷子磨損,也不會引起EMI/RFI。
使用量急劇下降的BDC電機難道就沒有其用武之地了嗎?答案是不。老派的BDC電機依然是低成本應用的可靠選擇。BDC電機配置合適的控制器,MOSFET / IGBT開關,就可以實現足夠好的性能。同時,由于它們幾乎不需要電子控制裝置,所以整個電機控制系統會相當便宜。此外,還能節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依舊是一個很好的選擇。
目前BDC電機驅動芯片種類繁多,TI的DRV8870應該是其中一個代表,并且性價比也還不錯。

DRV8870 BDC電機驅動芯片

DRV8870作為具有電流調節功能的 50V、3.6A的H橋電機驅動,可以直接驅動一臺直流電機、步進電機的一個繞組或其他負載。
(DRV8870,TI)
DRV8870主要還是應用在小型機器的有刷直流驅動上。兩個邏輯輸入控制由四個N溝道 MOSFET組成H橋驅動器,雙向控制電機,峰值電流高達 3.6A。在輸入可以進行脈寬調制 (PWM),通過使用電流衰減模式選擇來控制電機速度。
該芯片基于模擬輸入VREF和ISEN引腳上的電壓集成了電流調節功能。該電壓與通過外部檢測電阻器的電機電流成正比,將電流限制在穩定的水平,可以顯著降低維持穩定電壓所需的系統功率要求和大容量電容,特別是在電機啟動和停轉情況下該調節功能具有很大意義。
在保護功能上DRV8870更是集成了VM欠壓鎖定 (UVLO),過流保護 (OCP),熱關斷 (TSD)以及自動故障恢復??梢哉fDRV8870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電機驅動芯片

A4950用于直流電機的脈沖寬度調制(PWM)控制,峰值輸出電流為±3.5 A,工作電壓為40 V。IN1和IN2輸入允許對電橋進行雙線控制。
(A4950,ALLEGRO)
A4950輸入端子用于通過外部應用的PWM控制信號控制直流電機的速度和方向。內部同步整流控制電路用于降低PWM運行期間的功耗。在內部電路中,保護功能包括過流保護、熱關斷、欠壓鎖定和交叉電流保護。
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有3.5A的峰值電流驅動能力。同時擁有可調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的DMOSFET,并使用低RDS(on)驅動器有效地使車身二極管短路。這大大降低了功耗。當檢測到零電流水平時,同步整流被關閉,以防止負載電流反轉。具有完善且強大的功能是A4950一直能在BDC電機領域經久不衰的關鍵能力。
從DRV8870和A4950行業內的代表產品看出,高集成化是目前BDC電機芯片一大發展的趨勢,而另一方面BDC電機驅動也有朝著微型在發展。

TMC7300-LA 微型BDC驅動芯片

(TMC7300-LA,Trinamic
TMC7300,是微型低壓驅動,用于峰值電流達2A的一個直流電機。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電動機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,扭矩和方向上進行控制。強大的保護和診斷功能可以支持操作者穩定可靠的操作,其中包括用于平穩加速和減速的PWM控制,用于保護DC電動機和電源以及機械負載感測的內部限流器。
在參數指標上RDS(on)上很低,LS僅為170mΩ,HS則為170mΩ。同時待機電流消耗小于50nA。

小結

盡管BLDC電機有許多優點,但有刷電機仍然可用,并且其性能正在逐漸提高。對于低成本應用,隨著BDC驅動芯片搭載了更多的配置強化了功能,BDC電機在節省成本的同時還能繼續提供足夠可靠的性能。
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