BLDC作為同步電機，因為其轉(zhuǎn)矩密度高，十分適合應(yīng)用在移動式產(chǎn)品中。尤其是近幾年，無人機、機器人和電動汽車這些發(fā)展迅猛的行業(yè)都有很多BLDC的應(yīng)用。元器件展專注于全面展示電子產(chǎn)品設(shè)計生產(chǎn)所需的各類電子元器件及物料產(chǎn)品，這篇文章元器件展小編為大家介紹高集成和無感FOC發(fā)展趨勢下的BLDC專用驅(qū)控芯片。
由于BLDC可以使反電動勢的波形呈梯形，所以就可以采用具有矩形波形的直流電壓來生成低轉(zhuǎn)矩紋波的旋轉(zhuǎn)磁場，而矩形電壓很容易產(chǎn)生。所以隨便一款MCU，或者C2000系列DSP乃至于51單片機都可以產(chǎn)生這種P
目前終端市場對電機控制性能提出了更高的要求，不僅需要電WM波，這也是為什么BLDC的控制和驅(qū)動可以做得很簡單。在低成本高效率應(yīng)用上，BLDC幾乎就是選擇。機能夠做到高效率和多功能控制，還需要在追求高轉(zhuǎn)速的同時實現(xiàn)低噪音低振動的控制效果。這些高標準的性能要求都對控制芯片提出了更嚴苛的要求。越來越多的高性能電機驅(qū)動控制芯片在市場高需求和性能高標準兩大機遇下涌現(xiàn)。
其實不止于電機驅(qū)動控制專用芯片，對集成電路設(shè)計行業(yè)而言，更高的集成度一直是正在為之努力的目標。對電機驅(qū)動控制專用芯片來說，單顆芯片如果有更高的器件或功能集成度，那么在應(yīng)用時就能大幅簡化外圍器件與電路。這對于BLDC整體的可靠性而言也是至關(guān)重要的。
近期，德州儀器（TI）就發(fā)布了MCF8316A和MCT8316A兩款BLDC驅(qū)動。雖然還未正式開始發(fā)售，但是從目前透露的信息已經(jīng)可以看到其性能的強大。
MCF8316A和MCT8316A集成了實時控制功能和包括MOSFET在內(nèi)的多達18個分立式元件。MCF8316A是無傳感器磁場定向控制電機驅(qū)動器，智能地提取電機參數(shù)；MCT8316A則是無傳感器梯形控制電機驅(qū)動器，無需微控制器接口，集成度高因此可簡化系統(tǒng)。
據(jù)悉，MCF8316A包含了一項獲得專利的精密自動死區(qū)時間補償技術(shù)。該技術(shù)可以補償電流失真，大程度上優(yōu)化電機的聲學(xué)性能。MCT8316A則是通過不同的梯形控制技術(shù)來降低BLDC噪聲。
這兩款新產(chǎn)品集成了三個驅(qū)動器和六個高側(cè)和低側(cè)MOSFET，每個均具有50mΩ的導(dǎo)通電阻。單芯高集成的優(yōu)勢從德州儀器先進的BLDC電機驅(qū)動性能中可見一斑，兩款產(chǎn)品能夠在12V和24V系統(tǒng)中提供高達70W的功率和8A的峰值電流。高集成度的體現(xiàn)不只有這些，低壓降（LDO）穩(wěn)壓器、直流/直流降壓穩(wěn)壓器和電流檢測放大器等元件都集成在單芯中，省去了多達18個分立式元件。對于低壓節(jié)能型系統(tǒng)，這兩款產(chǎn)品應(yīng)該可以帶來理想的選擇。
使用集成了無傳感器控制功能的電機驅(qū)動器進行實時控制時，電機中無需霍爾效應(yīng)傳感器，因此可以提高系統(tǒng)可靠性并降低系統(tǒng)總成本。單芯片全集成帶來的成本下降也是下游客戶看重的一點。
在BLDC電機控制算法上，也是一代代更新。隨著電機控制性能要求的逐年提升，BLDC控制算法也從方波控制轉(zhuǎn)型到有感SVPWM，然后到FOC。無感FOC控制算法目前已經(jīng)在各大廠商確立了主導(dǎo)地位，這主要還是因為FOC能在大程度上實現(xiàn)高效率、低振動、低噪音以及高響應(yīng)速度等電機控制目標。
上述這兩款TI產(chǎn)品都是基于Field Oriented Control 的控制方式。這里我們視線轉(zhuǎn)回國內(nèi)，從國內(nèi)的BLDC控制芯片和方案上就可以看到，基本上所有國內(nèi)廠商都選擇了FOC來推。
峰岹科技推出的FU6832就是內(nèi)嵌無感FOC的高性能BLDC專用驅(qū)動MCU。其實這款也做了單芯全集成，內(nèi)部集成高速電機控制引擎、Predriver、LDO、運放、比較器、高速ADC及高速乘除法器，可硬件自動完成電機FOC/BLDC運算控制。
FOC控制下的電機換向性能優(yōu)秀，再高轉(zhuǎn)速下正反轉(zhuǎn)切換可以做到十分順暢，同時FOC可以進行電流（力矩）、速度、位置三個閉環(huán)控制。通過Clock調(diào)速和PWM調(diào)速，F(xiàn)OC控制下的BLDC震動更低，噪音更小，響應(yīng)速度更快。
在無傳感器FOC算法中，由于集成了先進控制技術(shù)，因此可以顯著加快電機調(diào)諧，例如，通過自行測量電機參數(shù)或自動執(zhí)行控制環(huán)路的調(diào)諧等方式加快速度。
ChipON的KF32系列針對BLDC電機應(yīng)用也對FOC實現(xiàn)了相關(guān)的優(yōu)化。
KF32系列強大的內(nèi)核能在沒有任何硬件算法加速的情況下實現(xiàn)無感FOC下>240000RPM電轉(zhuǎn)速。
同時，使用KF32增強型ECCP輸出6路PWM，采樣電阻把電流信號轉(zhuǎn)為電壓信號，再通過KF32內(nèi)集成的運放模塊差分運放，用KF32的ADC模塊采樣信號大小，采樣值再經(jīng)過FOC算法去調(diào)整控制PWM輸出的占空比，使電機的運行速度達到速度給定。
國內(nèi)還有不少芯片廠商推出了基于BLDC應(yīng)用的專用芯片，這里不一一列舉。
BLDC電機驅(qū)控芯片行業(yè)技術(shù)向單芯高集成和無感FOC控制的趨勢已經(jīng)很明朗，BLDC驅(qū)控芯片廠商如何在市場起量的契機下在高效率，低能耗，穩(wěn)定性上取得突破將會是贏得市場的關(guān)鍵。
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