日常生活中，家用電器，如冰箱、干衣機(jī)、油煙機(jī)、微波爐、料理機(jī)等發(fā)出的電機(jī)噪音(40dBA到100dBA以上)對我們來說似乎已經(jīng)是“司空見慣”，即使是很小的聲學(xué)差異也會對人耳聽到的噪音產(chǎn)生很大的影響。同時，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)也顯示，電機(jī)消耗掉了全球45%的能量，家庭中也不例外。

于是，系統(tǒng)設(shè)計(jì)者越來越多地從基于簡單、易于使用的單相AC感應(yīng)電機(jī)的設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)向使用更節(jié)能、低電壓的無刷直流(BLDC)電機(jī)，這是一個相當(dāng)合理的邏輯。但德州儀器(TI)電機(jī)驅(qū)動器業(yè)務(wù)部門總經(jīng)理Kannan Soundarapandian日前在接受媒體采訪時指出，提高電器能效、降低電機(jī)噪音的需求帶來了新的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，主要體現(xiàn)在以下三方面：

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• BLDC驅(qū)動系統(tǒng)控制更為復(fù)雜，開發(fā)周期也相對較長；

• 在復(fù)雜系統(tǒng)中所需的硬件電路板、器件等也更多，比如設(shè)計(jì)BLDC電機(jī)驅(qū)動器，就需要類似變頻器的電路板，做電流采樣、開關(guān)器件的切換等，電路板尺寸也會變大；

• 系統(tǒng)軟硬件開發(fā)周期變長，系統(tǒng)成本增加。

因此，無需編程、高度集成化、實(shí)時控制等特質(zhì)正在成為BLDC電機(jī)驅(qū)動的主要趨勢。

“電機(jī)在電器內(nèi)部運(yùn)行時會發(fā)出噪聲，因此在電器應(yīng)用中可能會成為‘麻煩事’。無刷直流電機(jī)通常是最安靜的電機(jī)類型，尤其是與機(jī)械換向、電刷產(chǎn)生噪音的有刷直流電機(jī)相比?！盞annan Soundarapandian說，但控制低噪音電機(jī)非常困難，設(shè)計(jì)人員必須使用接近正弦波的、非常干凈和平滑的電流來驅(qū)動電機(jī)。如果正弦波有任何失真，就會產(chǎn)生可聽噪聲。此外，設(shè)計(jì)者還需要非常準(zhǔn)確地測量電機(jī)位置，以便正確驅(qū)動電機(jī)。

在電機(jī)中添加傳感器，就是準(zhǔn)確測量電機(jī)位置的方法之一。比如流行的霍爾傳感器，能夠直接裝到電機(jī)內(nèi)部，將轉(zhuǎn)子的位置發(fā)送給芯片。但隨之而來的問題是，傳感器的各種位置參數(shù)需要時常加以校正，系統(tǒng)可靠性有所降低，成本較高。

因此，無傳感器BLDC電機(jī)成為了近兩年業(yè)界的“新寵”。Kannan Soundarapandian解釋說，無傳感器技術(shù)是通過檢測電流，并且內(nèi)部集成了對電機(jī)電阻、電感和反電勢系數(shù)等參數(shù)的算法識別，能夠?qū)崟r計(jì)算出目前電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置信息，去取代傳感器的信息，極大彌補(bǔ)了傳感器電機(jī)方案的不足。

無傳感器BLDC控制方法

一舉多得的BLDC電機(jī)方案

Omdia高級研究分析師Noman Akhtar指出：“由于提高效率和更低噪聲電機(jī)的需求，人們對實(shí)時電機(jī)控制的需求比以往任何時候都更為迫切。但更節(jié)能的BLDC電機(jī)需要復(fù)雜的硬件和優(yōu)化的軟件才能提供高性能。讓設(shè)計(jì)人員在滿足電機(jī)新需求的同時縮短整體設(shè)計(jì)周期，將是下一代電機(jī)驅(qū)動設(shè)計(jì)向前發(fā)展的重要一步。“

那么，是否能夠在加快BLDC電機(jī)設(shè)計(jì)速度的同時，同步兼顧聲學(xué)、能效和實(shí)時控制需求呢？TI日前推出業(yè)內(nèi)先進(jìn)的70W無刷直流(BLDC)電機(jī)驅(qū)動器方案，為此做出了有益的嘗試。

新發(fā)布的兩款器件MCF8316A和MCT8316A分別采用無需編程無傳感器的梯形和磁場定向控制(FOC)技術(shù)，使工程師能夠在10分鐘內(nèi)啟動BLDC電機(jī)，為工程師設(shè)計(jì)各種工業(yè)系統(tǒng)(如大型和小型家用電器)和醫(yī)療應(yīng)用(如呼吸機(jī)和持續(xù)氣道正壓通氣機(jī)器)減少了數(shù)周的設(shè)計(jì)時間。通過集成實(shí)時控制功能和包括MOSFET在內(nèi)的多達(dá)18個分立式元件，新驅(qū)動器加快了系統(tǒng)響應(yīng)，并縮小高達(dá)70%的布板空間，同時提供出色的聲學(xué)性能。

• 使用無需編程無傳感器電機(jī)控制來縮短設(shè)計(jì)時間

MCF8316A和MCT8316A無刷直流電機(jī)驅(qū)動器包括一系列獨(dú)特的換向控制算法，無需開發(fā)、維護(hù)和驗(yàn)證電機(jī)控制軟件，從而減少數(shù)周的設(shè)計(jì)時間。這些算法和高度的集成特性可以使電機(jī)驅(qū)動器更好地管理電機(jī)故障檢測等關(guān)鍵功能，同時實(shí)施保護(hù)機(jī)制，從而提高系統(tǒng)可靠性。這些電機(jī)驅(qū)動器集成了無傳感器技術(shù)來確定轉(zhuǎn)子位置，因此無需外部霍爾傳感器，從而降低了系統(tǒng)成本并提高了可靠性。

此外，MCF8316A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(jì)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。通過MCT8316A無傳感器梯形控制電機(jī)驅(qū)動器，設(shè)計(jì)人員僅需五個硬件引腳即可對電機(jī)進(jìn)行調(diào)優(yōu)。由于無需微控制器接口，因此可簡化系統(tǒng)。

• 出色的聲學(xué)性能

MCF8316A和MCT8316A BLDC電機(jī)驅(qū)動器提供先進(jìn)的實(shí)時控制功能，可幫助工程師在空氣凈化器、冰箱、洗衣機(jī)和風(fēng)扇等應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)業(yè)界出色的聲學(xué)性能。MCF8316A包括一項(xiàng)獲得專利的精密自動死區(qū)時間補(bǔ)償技術(shù)，可補(bǔ)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(jì)人員可以使用這些技術(shù)來降低電機(jī)噪聲。

• 利用實(shí)時控制加快系統(tǒng)響應(yīng)

MCT8316A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。這在需要快速和精確電機(jī)控制的掃地機(jī)器人等應(yīng)用中加快了系統(tǒng)響應(yīng)。

MCT8316A和MCF8316A可提供快速且受控的方式來主動降低電機(jī)速度，使工程師能夠以比傳統(tǒng)電機(jī)控制技術(shù)快50%的速度關(guān)停電機(jī)。此外，這些器件可在關(guān)停電機(jī)時將能量有選擇地泵回電源軌，從而保護(hù)系統(tǒng)免受損壞。

• 將布板空間減小多達(dá)70%

MCF8316A和MCT8316A可使設(shè)計(jì)人員縮小高達(dá)70%的布板空間，并降低電機(jī)系統(tǒng)的總成本。這些器件集成了三個柵極驅(qū)動器和六個高側(cè)和低側(cè)MOSFET，每個均具有50mΩ的導(dǎo)通電阻 (RDS(on))。這使得TI的BLDC電機(jī)驅(qū)動器可在12V和24V系統(tǒng)中提供高達(dá)70W的功率和8A的峰值電流。這些電機(jī)驅(qū)動器還集成了例如低壓降（LDO）穩(wěn)壓器、直流/直流降壓穩(wěn)壓器和電流檢測放大器等元件，省去了多達(dá)18個分立式元件。

Kannan Soundarapandian表示，未來，TI將繼續(xù)擴(kuò)展BLDC產(chǎn)品組合，包括控制器、驅(qū)動器和符合汽車安全等級認(rèn)證的柵極驅(qū)動器等產(chǎn)品。憑借可在任何電壓下提供超高功率密度的廣泛產(chǎn)品組合，幫助用戶快速實(shí)現(xiàn)平滑、準(zhǔn)確的電機(jī)運(yùn)動，而不會影響系統(tǒng)和設(shè)備的穩(wěn)健性。