跟着节能成为全球规模重视的焦点,电机规划的能效也日益成为一个引人重视的问题。电机驱动产品不断合作职业开展的趋势,协助规划人员进步能效、下降能耗、进步可靠性、削减元件数量等等,在完结节能方面发挥着活跃的效果。
电机商场开展趋势
历经百年的开展,电机的运用范畴已十分广泛。安森美半导体的电机驱动产品掩盖的轿车及工业等范畴的运用,正是电机商场首要趋势的一个缩影。
首先是轿车电气化的趋势,即轿车制作商用集成的高能效电机代替传统内燃引擎动力,通常是用无刷直流(BLDC)电机代替皮带和齿轮驱动,用于引擎盖下的辅佐元件,如泵、阀、供暖及空调、电扇等。因为BLDC电机具有适当优异的功用,也开端进入传统上选用有刷直流(BDC)电机计划的其他运用。
另一个趋势是运用装置率的进步增加了电机的装置数量,如电机化供暖通风空调(HVAC)气瓣操控(首要用于有刷直流及单极步进电机)也开端运用于较低端轿车的HVAC体系。
BLDC电机在工业及电信中的运用也越来越遍及。典型运用包括电扇、鼓风机、泵及压缩机。BLDC电机的能效比沟通电机或开关磁阻电机更高。BLDC电机能完结低本钱变速运用,特别是用于集成了无传感器换相算法,然后可以省却外部传感器。
节能趋势对电机驱动运用的新要求
动力本钱通常是电机整个寿数周期本钱最首要的部分。因而,选用更高效的电机可以节省很多动力。
节能趋势对电机驱动的新要求包括几个方面,其一,能效是由所挑选的电机技能及电机结构决议的,因而要求挑选能将电能转换为机械能的份额进步至最高的电机。其次,要挑选可以将驱动器的功耗降至最低并进步能效的驱动电路。其三,要经过进步电机驱动智能来完结优化的能耗计划。
此外,一些运用还要求体系中不运用有刷电机(运用步进或无刷直流电机);而运用无传感器换相(不运用电位计或霍尔传感器反应)、嵌入运动操控算法 (用于低动力运用),将能效说到最高,下降可听噪声,改进电磁搅扰(EMC)功用等。别的,还有一些运用需求将驱动电路与电机紧邻布设在机电致动器上,并经过总线(LIN、I2C等)衔接至中心操控单元。
安森美半导体进步电机规划能效的立异解决计划
在快速、准确及动态的动作操控运用中,步进电机是越来越遍及的一种挑选。跟着电机技能的开展,智能驱动器/操控器专用规范产品(ASSP)也出现出来,可以高效地驱动这些电机。这些器材为规划人员供给了愈加灵敏的计划,创始了立异功用的空间,并发现了许多新的运用。
1. 双极步进电机驱动及操控器
安森美半导体开发的AMIS-3062x系列的AMIS-30623便是高效驱动机电致动器中的双极步进电机的驱动及操控器。这款产品嵌入了专用有限状态机及针对先进前照灯体系(AFS)体系要求定制的本地互连网络(LIN)指令集。该器材集成了非传感操控检测功用,能进步可靠性,削减元件数量和板上空间,下降产品本钱。AMIS-30623专为长途及多轴定位运用而规划,非传感操控检测功用的规划者能容易完结准确的定位校准及半封闭式的循环操作。
AMIS-30623的LIN接口使其适用于需求衔接长途LIN主机的机械电子解决计划。这款产品的方针运用包括前照灯级丈量、主动HVAC规划、监控摄像头操控、专业照明设备及工业机器人等。AMIS-30623的作业温度均为-40℃至125℃,可传输高达800 mA的可编程电流。芯片上的定位操控器可依监控类型、定位规模和参数的不同而修正装备。这款产品还具有电流坚持特性。图1是AMIS-30623的框图。
AMIS-30623步进电机驱动及操控器框图
安森美半导体的AMIS-30624步进电机驱动器也可用于可移动式拍照全景-上下摇摆-放焦变大(PTZ)保安摄像机运用。该器材经过I2C总线以简略的微操控器驱动3个电机。该拓扑结构支撑极紧凑的摄像机规划,有助于下降本钱及供给准确的作业。
AMIS-3062x单芯片解决计划的中心是一个数字运动操控器和一个H桥布局的50mA至800mA双极两相步进电机驱动器。这种驱动器供给微步进(micro-stepping)操作,因而不再需求在速度、噪声和共振导致的失步(step loss)之间进行权衡。运动操控器供给可编程峰值电流,选用20kHz PWM电流操控计划。它还集成了体系通讯接口,有LIN或I2C接口可供挑选。在包括轿车工业在内的长途或分布式运用中,LIN架构可以削减布线和改进 EMC功用。配有I2C的器材更适合在独立PCB上与本地微处理器一同用作外围设备。
该系列器材的首要长处是,一切针对运用的运动操控功用都可以在厂内进行预编程,显着削减了工程师的编码作业。假如挑选器材的闪存版别,还可以在开发运用及之后测验和调试软件时进行再编程。这将明显加速规划更新的速度。
2. 步进电机的准确动态操控
跟着步进电机出现在越来越多的运用场合,规划人员也在持续寻求高精度的定位。此外,其高能效、高功用及逐步缩小的尺度等特性,也使其对纺织机、机器人、核算机数控铣雕机等设备的吸引力日积月累。安森美半导体的AMIS-305xx系列便是用于需求准确动态操控步进电机体系的ASSP,它可以以SPI 接口供给可变电机电流操控,从而完结准确的动态操控。
AMIS-305xx系列集成了转换器,将接连步长转换为所需的线圈电流(可经过查找表或其他方法)。该系列还集成了选用H桥装备的驱动器晶体管、反激二极管、经PWM的片上稳流,以及多种维护电路。图2是AMIS-30522运用框图。
AMIS-30522运用框图
该系列IC包括两个内置H桥,可以以最高达1600mA的电流驱动双相步进电机。速度和负载角输出使主微操控器可以检测阻转转子和运转完毕情况,而无需额定的开关、霍尔(Hall)传感器或光学编码器。除了停转检测,这些功用还答应规划人员为微操控器编程,以核算转子方位,并按要求动态调理电流或速度,以避免失步。它还完美完结了微步进,可以消除结尾中止的噪声和轰动,并在无需增加元件的情况下进步运动操控的准确度和可靠性。
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