基礎(chǔ)無刷柵極驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì) —— 第1部分

有充分的理由說無刷直流電機(jī)絕對(duì)是電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中最酷的一款產(chǎn)品。您可以獲得更高的效率、功率和扭矩，更低的噪音、電磁干擾（EMI）及振動(dòng)，更長(zhǎng)的電池及電機(jī)壽命,更快的速度,更好的產(chǎn)品,更多的驚喜、樂趣和朋友,更好看的外觀以及無數(shù)追隨者的崇拜。這份清單使我可能已經(jīng)漸漸陷于自己的希望和夢(mèng)想（見圖1），因此我只能說“結(jié)果可能會(huì)各不相同”。

圖1：無刷DC：希望和夢(mèng)想的支持者

無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的樂趣在于算法。您可以實(shí)現(xiàn)有傳感器或無傳感器監(jiān)控、梯形或正弦控制、磁場(chǎng)定向控制（FOC）或換向?？蛇x方案和烹飪雞蛋的方法一樣多——但事實(shí)上，只有十種真正稱得上是獨(dú)特的（其他方法只是做了一個(gè)小小的變化）。但是我現(xiàn)在不打算談?wù)撨@些。我將要討論“步驟零”：為電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件。在這一步，您隨時(shí)可離開。圖2所示為我對(duì)此現(xiàn)象的印象。

圖2：舒適度隨著電壓水平和模擬內(nèi)容線性下降

對(duì)于其余六個(gè)讀卡器，許多無刷直流電機(jī)系統(tǒng)旨在追求高功率和高效率，這意味著最好的實(shí)現(xiàn)方式是用分立式MOSFET控制柵極驅(qū)動(dòng)器的微控制器（MCU）。在您測(cè)試出最佳的速度環(huán)路算法來控制您的電機(jī)之前，您只需將MCU的智能與MOSFET的原始電流驅(qū)動(dòng)能力連接即可。柵極驅(qū)動(dòng)器充當(dāng)MCU的邏輯域與MOSFET和電動(dòng)機(jī)的功率域之間的轉(zhuǎn)換器。有兩種可以實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換器的架構(gòu)：分立式柵極驅(qū)動(dòng)器和集成式柵極驅(qū)動(dòng)器。有很多原因說服你任選其一。分立式驅(qū)動(dòng)器提供最高的電源電壓支持和最優(yōu)的性能，但需要更多的組件并且缺乏保護(hù)功能。集成式驅(qū)動(dòng)器為電機(jī)驅(qū)動(dòng)器提供更具針對(duì)性的解決方案，但不會(huì)為您提供電壓支持或分立式柵極驅(qū)動(dòng)器的超高性能。除在一個(gè)芯片上使用三個(gè)分立式柵極驅(qū)動(dòng)器外，像DRV8320這樣的集成式驅(qū)動(dòng)器還可以提供附加功能，如柵極驅(qū)動(dòng)電源、感應(yīng)放大器、功率器件或集成式柵極驅(qū)動(dòng)無源器件。剛剛略讀上述段落的讀者可以看下表1。

表 1:分立式柵極驅(qū)動(dòng)器與集成式柵極驅(qū)動(dòng)器；表中的細(xì)節(jié)比段落細(xì)節(jié)更多！

在本系列的第2部分中，我將創(chuàng)建并展示分立驅(qū)動(dòng)器和集成驅(qū)動(dòng)器之間的原理圖和布局差異，以檢測(cè)我落實(shí)原理圖和布局的能力。