采用BLDC電機(jī)有多個(gè)理由。BLDC電機(jī)大轉(zhuǎn)速(RPM)主要受轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)限制,而有刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速主要受電刷本身的限制。大部分應(yīng)用采用減小傳動(dòng)比的方法,將電機(jī)轉(zhuǎn)速降低到應(yīng)用所需的轉(zhuǎn)速。由于無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速要比有刷電機(jī)快很多倍,因此通過相應(yīng)調(diào)整傳動(dòng)比,物理尺寸比較小的無刷直流電機(jī)可以產(chǎn)生同樣的轉(zhuǎn)速和作用扭矩。無刷直流電機(jī)的另一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)是消除了電刷磨損及其產(chǎn)生的嚴(yán)重電磁干擾(EMI)。在延長(zhǎng)工作時(shí)間方面,無刷直流電機(jī)的明顯優(yōu)勢(shì)是效率高,一般優(yōu)于同類有刷直流電機(jī)150%以上。
無刷直流電機(jī)也有其自身的應(yīng)用問題:主要是驅(qū)動(dòng)電路增加了復(fù)雜性(參見圖1)。單向有刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中,只需要一個(gè)MOSFET橋路。雙向有刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)需要兩個(gè)橋路。功率電感而無刷直流電機(jī)即使單向應(yīng)用也需要三個(gè)橋路。這種復(fù)雜性的提高要求減小體積或采用高功能集成電路,以減少元器件數(shù)量、物料清單(BOM)成本、節(jié)省有效空間,尤其是在空間受限的應(yīng)用環(huán)境下,如電池供電的電鉆。
電池供電電機(jī)橋路驅(qū)動(dòng)器應(yīng)具備七種功能
1.由于大部分電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用的橋路驅(qū)動(dòng)器需要較低的偏置電流,控制器(一般為數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)或微控制器)同樣需要較低的偏置電流,因此集成線性穩(wěn)壓器(LDO)并帶有使能控制用以支持橋驅(qū)動(dòng)器的工作電壓是需要的,橋路驅(qū)動(dòng)器為12VDD,控制器為3.3VCC。
2.可機(jī)械開關(guān)控制的LDO使能輸入端的用以保證LDO無振動(dòng)導(dǎo)通。
3.保證超低靜態(tài)電流,以減少電池電耗。理想情況下,可采用睡眠模式,當(dāng)存在橋路電壓,而應(yīng)用不工作時(shí),確保關(guān)閉驅(qū)動(dòng)器。
4.在電池電壓低至5V的條件下保證橋路不間斷運(yùn)行。這可以通過~4.2V欠壓鎖定來實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)橋路驅(qū)動(dòng)器UVLO典型值為7.5V。
5.必須具備相位節(jié)點(diǎn)(HS)的高瞬間負(fù)偏壓耐受能力。橋路FET開關(guān)電流逐漸提高已成為電機(jī)驅(qū)動(dòng)的一種趨勢(shì)(>200A)。隨著開關(guān)電流提高以及非理想PCB布局結(jié)構(gòu)的約束,減小PCB寄生電感造成的HS 引腳負(fù)瞬態(tài)高壓沖擊是PCB設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。
6.在大量應(yīng)用中必須大限度減小封裝尺寸,以節(jié)省布板空間�?s小封裝還便于將驅(qū)動(dòng)器安放在靠近FET的位置,緩解PCB布局欠佳帶來的問題。
7.驅(qū)動(dòng)器橋路額定電壓應(yīng)達(dá)到50V ,保證電池電壓在36V條件下還能可靠運(yùn)行。
由于能夠顯著地延長(zhǎng)鋰電池供電設(shè)備的電源使用時(shí)間和產(chǎn)品整體壽命,橋路驅(qū)動(dòng)器特別適合用于新一代BLDC電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)前市場(chǎng)上,增強(qiáng)電池續(xù)航能力、設(shè)備使用壽命和高可靠性的產(chǎn)品成為消費(fèi)者的首要選擇。新型橋路驅(qū)動(dòng)器支持鋰電池供電的BLDC電機(jī),滿足并優(yōu)于市場(chǎng)需求。