使用无刷DC驱动器设计的六种奇怪方法

我已经知道了两个绝对真理。首先,无刷直流电机驱动器很酷。每个人都喜欢旋转电机的快感,无刷直流电机通过高速,高功率和高效率来提升令人惊叹的因素。其次,工程师喜欢有创意。有时候,他们试图在设计问题的解决方案中获得非常非常的创新。有时,为了自己的利益,他们可能会有点过于创新。在这篇文章中,我将讨论一些奇怪的,开箱即用的无刷直流驱动器用途,我发现这些用户可以提供奇怪的信息(图1)。

图1:描绘了我自己退出理智的境界
“无刷,”你说?
三相驱动器是无刷直流电机驱动器......大多数情况下。这些器件集成了三个集成的半桥栅极驱动器,这些驱动器传统上与控制无刷直流电机有关,但您可以使用这些输出来驱动您想要的任何类型的负载。一个常见的事情是使用三个半桥驱动三个螺线管或继电器。或者您可以在三相之间驱动两个有刷直流电机,例如使用DRV8305-Q1的汽车双轴电动座椅有刷直流电机驱动参考设计。不幸的是,市场营销团队并不热衷于调用DRV832x“无刷DC-gate-driver-or-solenoid-driver-or----brushed-DC-motor-driver-or-whatever-you-want-to-to -drive-we-not-care-care。“但是,你明白了这些驱动程序的多样性。
2.看看,没有MCU!
无刷直流电机很难。你经常需要处理很多代码才能开始旋转。为了让生活变得不那么令人沮丧,有人提出了一种称为1x PWM的输入模式。这种模式很有意思,因为您可以将霍尔传感器输入直接连接回驱动器,它将使电机旋转(参见图2)。这是一种快速简便的方法来旋转感应无刷直流电机而无需多少技术诀窍。它不是最高性能的解决方案,但它确实有效。您可以在DRV832x数据表中阅读有关1x PWM模式的更多信息。(您还可以看一下专门用于驱动无刷直流电机的其他 重要 部件,无需微控制器[MCU],无需霍尔传感器和正弦驱动器。)

图2:掉入并旋转!
3.愚蠢的证据
如果我通过向后插入电源而摧毁的每块电路板都有一块钱,我就会非常富裕和快乐。相反,我所拥有的只是从数百个集成电路和无源元件释放“神奇烟雾”的凄凉记忆(为什么,电解电容,为什么!?)。但是你可以采取一些措施来保护你自己的无辜电路(图3)。实际上,您可以使用由无刷直流驱动器上的电荷泵控制的第七个场效应晶体管(FET)实现反向电源保护。本应用笔记“ 向后电池:保护汽车电机驱动系统免受反极性条件影响 ”,解释了如何保护自己的电路板。

图3:每天都有成千上万的无助组件因使用不当而受伤或死亡; 在training.ti.com上了解您可以做些什么来提供帮助
4.谁还需要供应?
您知道吗?您可以操作一些低至0V的无刷直流电机驱动器吗?这只是轻微的夸大其词,但即使电机电源突然消失,该设备也可以运行,尽管时间很短。事实证明,如果只添加一个与驱动器电源引脚串联的简单二极管(见图4),器件可以在电源电压下降的情况下保持运行一段时间。由于高电流负载,这是通过快速电池下垂来操作驱动器的好方法。然而,并非所有无刷直流电机驱动器都能做到这一点。只有包含分离电源(VM)和保护(VDRAIN)引脚的器件才能在滤波电源下工作。支持设备的突出示例包括DRV832x

图4:一个小二极管走了很长的路
5.更多权力,更多问题
你可以找到真正低R DS(on)的 FET。我的意思是真的,真的很低。但有时候,即使最低价也不够好。对于某些应用,您需要并联FET,以便为电机提供1kW甚至更高的功率(图5)。虽然这是你可以用许多无刷直流栅极驱动器做的事情,但人们偶然发现了一个常见的设计缺陷:当你将FET并联时,它们将不会完美匹配。这导致FET彼此“振铃”,引起振荡。然而,有一个简单的方法 - 只需在FET栅极之间粘一个小电阻即可。您可以在18V / 1kW,160A峰值,> 98%高效,高功率密度无刷电机驱动参考设计中看到并行FET设计的示例。

图5:有时,您需要将功率调高至11
6.理智与感性(或缺乏感知)
在常识方面,我可能会受到一点抑制,但这不是现在讨论的话题。感应电阻器用于无刷直流电动机驱动系统,以测量电动机电流。通常,感测或并联放大器将增加检测电阻两端的电压,然后将该信息发送到系统MCU进行处理。(TI有几个很好的电流检测放大器示例。)该DRV8323DRV8323R实际上它具有独特的工作模式,其中低端FET充当“检测电阻器”。低端FET上的电压被放大并作为输出提供给MCU。这里的优点是消除了非常大的检测电阻元件。缺点是与专用检测电阻相比,FET通常具有更高的电阻变化。
现在我已经沉浸在使用无刷DC驱动器可以完成的一些奇怪的事情中,我可以快乐地签字。您是否有使用无刷直流电机驱动器的奇怪方法?请分享评论,这样我就不会感到完全古怪。请务必订阅此博客,以获取有关电机驱动器的更多信息。

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