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來源：深圳市鑫海文科技有限公司|發布時間：2019-07-30 19:39
無刷直流（BLDC）電機在各種應用中受到青睞，如計算機冷卻風扇，磁盤驅動器，無刷電動工具，電動自行車和唱片轉盤等方面都有應用。隨著價格持續下降，除了一些對價格要求比較高的的應用外，電機將在更廣泛的用途中得到應用。然而，隨著需求的增加，對無刷驅動器運行更平穩，更高效和更安靜的要求也越來越高。
雖然正弦控制是實現這些目標的最佳方式，但與傳統的梯形控制技術相比，它具有額外的成本和復雜性。本文將討論無刷驅動器控制基礎知識以及考慮梯形控制的原因。然后，它將以集成的電機驅動器和控制器芯片的形式引入一些商用現成的解決方案，這些解決方案可用于向正弦曲線過渡，并且可以加速設計過程。
無刷驅動器基礎知識
無刷驅動器通過反轉電機設置克服了對機械換向器的要求。繞組成為定子，永磁體成為轉子的一部分。通常由使用脈沖寬度調制（PWM）控制的六MOSFET橋接器供電，繞組以受控的順序進行換向，以產生旋轉磁場，該磁場“拖動”轉子并驅動附著的負載（圖1）。
圖1：無刷驅動器通過使用PWM信號順序激勵繞組供電。PWM信號的占空比與驅動電壓成比例。在該圖像中，“U”，“V”和“W”是繞組，“HA”，“HB”和“HC”是位置感應霍爾效應傳感器。（圖片來源：安森美半導體/ Fairchild）
序列由定子和轉子的相對位置確定，由霍爾效應傳感器測量，或者在電機旋轉時產生的反電磁力（EMF）的大?。ㄔ?ldquo;無傳感器”單元中）。電子換向有三種控制方案：梯形，正弦和磁場定向控制（FOC）。FOC實現起來很昂貴，并且保留用于高端應用程序，本文不討論。
對于許多應用，梯形控制無刷驅動器是最佳解決方案。它們結構緊湊，可靠且價格迅速下降，特別適用于許多小型電機應用，包括汽車，白色家電和計算機。此外，梯形技術是最容易實現的，并且是最受歡迎的。電機的每相都由直流電供電，每60?換向一次。相位被驅動為“高”，“低”或浮動。
理論上，這樣的系統可以產生平滑，恒定的扭矩。實際上，給定相的電流不可能瞬間從低變高。相反，由此產生的上升時間會在輸出中產生一個與換向時序一致的紋波（圖2）。
圖2：使用梯形控制的三相無刷驅動器的電氣波形。請注意，換相時每相驅動電流會略微下降。這會導致電機扭矩產生波動。虛線描繪了每相中反電動勢的梯形輪廓，過零點與相位浮動周期的中點重合。（圖片來源：德州儀器）
扭矩紋波不是梯形控制無刷驅動器的唯一缺點。另一個缺點是電噪聲和聲學噪聲。這種噪聲的一個關鍵來源是快速切換直流電為各相供電。從電氣角度來看，這種噪音會加熱繞組并降低效率。從聲學角度來看，由開關頻率及其諧波產生的“嗡嗡聲”處于可聽頻率，雖然不一定響亮，但可以是光柵。
（有關無刷驅動器操作和梯形控制方案的更多信息，請參閱庫文章“ 如何為無刷直流電機供電和控制 ”。）
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