用于工業(yè)自動化的無刷直流電機

用于工業(yè)自動化的無刷直流電機

工業(yè)或工廠自動化是 BLDC 電機在工業(yè)細分領(lǐng)域增長最快的終端應(yīng)用之一。隨著工廠從更傳統(tǒng)的有刷或步進電機轉(zhuǎn)向 BLDC發(fā)展，以獲得更高的效率和性能，對三相柵極驅(qū)動器的需求也在增長。在工廠機器人和協(xié)作機器人等終端應(yīng)用設(shè)計中會使用多個電機。

NCD83591是一款60 V、3相柵極驅(qū)動器，專為無刷直流(以下簡稱“BLDC”)電機應(yīng)用而設(shè)計，集成了三個獨立的半橋驅(qū)動器和一個檢測放大器，以提供簡單易用的柵極驅(qū)動器。該方案憑借其小封裝尺寸和柵極驅(qū)動架構(gòu)提供高功率密度且易于使用，是工業(yè)應(yīng)用的理想選擇。NCD83591的最大輸入電壓為60 V，提供了充足的裕量以驅(qū)動額定電壓通常在12至42 V的電機，適用于大多數(shù)工業(yè)自動化應(yīng)用。再加上NCD83591具有工業(yè)客戶非常重視的高功率密度和易用性，為這些應(yīng)用提供了一個理想的方案。

功率密度

NCD83591 采用 4 mm x 4 mm QFN-28 封裝，包括一個集成、完全可配置的電流檢測放大器、一個下橋 14 V 穩(wěn)壓器和一個上橋電荷泵。該產(chǎn)品是業(yè)界尺寸最小的60 V、3相柵極驅(qū)動器，集成了至少一個檢測放大器。小巧的封裝尺寸和單個集成放大器為講究空間的應(yīng)用提供了完美的BLDC電機驅(qū)動方案。該產(chǎn)品支持客戶快速實施梯形換向來驅(qū)動電機，同時最小化外部元件數(shù)以實現(xiàn)小的方案尺寸。與使用傳統(tǒng)的獨立半橋驅(qū)動器IC的分立方案相比，集成三相半橋驅(qū)動顯著縮小尺寸。

圖 1：NCD83591 IC

易于使用-梯形電機控制

NCD83591柵極驅(qū)動器采用單個集成放大器，是梯形電機控制換向的理想產(chǎn)品。這種方法是工業(yè)市場上最常見的 BLDC 換向法，是最佳轉(zhuǎn)矩和設(shè)計簡單性之間的最佳平衡點。雖然磁場定向控制(FOC)和直接磁通控制(DFC)換向方法在更復(fù)雜的電機控制應(yīng)用中越來越受歡迎，但從易用性的角度來看，梯形換向仍是 12 至 40 V BLDC 工業(yè)市場的標(biāo)準(zhǔn)。

易于使用的恒流柵極驅(qū)動

柵極驅(qū)動架構(gòu)是使用NCD83591三相柵極驅(qū)動器的另一個優(yōu)勢。該產(chǎn)品實現(xiàn)了恒流柵極驅(qū)動，而不是傳統(tǒng)的恒壓柵極驅(qū)動。恒流驅(qū)動提供相同的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)(電機相位繞組)轉(zhuǎn)換時間，但節(jié)省了串聯(lián)柵極電阻的成本，且驅(qū)動電路更小。無需串聯(lián)柵極電阻器也有助于防止自導(dǎo)通。有關(guān)更多詳細信息，請參見下面的圖 2。

然而，恒流柵極驅(qū)動最顯著的優(yōu)點是IC能夠感測其驅(qū)動的FET的實際柵源(Vgs)電壓。柵極檢測功能使NCD83591在易用性方面脫穎而出，因為它可實現(xiàn)死區(qū)時間優(yōu)化和真正的交叉導(dǎo)通保護等好處。

死區(qū)時間通常被編程到MCU中，在關(guān)斷一個相位的FET后再導(dǎo)通另一個相位的FET。編程通常會預(yù)留額外的時間，以確保不會發(fā)生交叉導(dǎo)通，因為時序會隨溫度、電源和老化而變化。NCD83591能檢測柵源電壓，實現(xiàn)FET關(guān)斷之后，再導(dǎo)通同一相位中的對側(cè)FET。這就無需對MCU進行死區(qū)時間編程，因為IC會處理，從而盡量減少脈寬調(diào)制(PWM)期間的死區(qū)時間，不受延遲影響。該產(chǎn)品還能檢測到為FET供電的外部故障，當(dāng)FET不應(yīng)使能時，就禁用同一相位中的對側(cè)FET來做出相應(yīng)的反應(yīng)。

圖 2：恒流與恒壓柵極驅(qū)動

來源：Onsemi

審核編輯：湯梓紅