電機驅動及控制領域的最明顯趨勢是採用無刷直流(BLDC)電機,但在考慮將設計轉爲BLDC時,必須要認真考慮這樣做的原因。通過升級整合,BLDC馬達和驅動系統的成本已經可以大幅度降低。無論是帶傳感器還是沒有傳感器的BLDC馬達驅動器,主要考慮因素的是可靠性、可聞噪聲和整體效率。
下面我們通過幾個數據來考慮如何選擇電機驅動IC
A4949:三相電機單芯片無霍爾正弦波驅動
適合應用:小功率風機,水泵,CPU水冷泵等
此芯片集成了正弦信號驅動功能,以儘可能減小中等功率產品的可聞噪聲和振動。提供汽車級和商業級選擇。
主要優點:
180°正弦信號驅動 - 低可聞噪聲和振動
根據 Allegro 的無傳感器算法獲得電機位置,無需外部霍爾傳感器
有AEC-Q100 認證等級可選 - 適合汽車應用場合
SOIC8小型封裝,單芯片應用,集成度高,外圍元器件極少
性價比高,易於開發
A5931:20W單芯片三相電機無霍爾正弦波驅動
適合應用:20W左右風機,服務器散熱風機,排氣風扇,無葉風扇,水泵及其它三相無刷電機控制應用
主要優點:
180°正弦信號驅動 - 低可聞噪聲和振動
根據 Allegro 的無傳感器算法獲得電機位置,無需外部霍爾傳感器
速度閉環控制,PWM調速
FG(速度)和 RD (堵轉) 輸出反饋
單電源供電,5V-18V
CW/CCW 方向控制
更低的輸出阻抗 Rdson
提供兩種相位超前設置:線性相位超前和自動相位超前
較低的待機電流 – 待機電流小於10mA
集成度高,有利於減少PCB的面積,更少的外部元器件可以減低整體成本
集成EEPROM可編程,可編程速度曲線,減少MCU,進一步減低設計成本
堵轉保護 – 檢測到堵轉後關閉輸出,維持一段時間後重新啓動
過流限制 (OCL) – 過流限制可編程,當電流到達過流限制值後關閉一段時間後重新開啓(不需要外部限流電阻)
過流保護 (OCP)– OCP值高於OCL值,電流抽發OCP後,輸出關閉不重啓。主要用於短路保護
欠壓保護
過溫保護 – 芯片結溫超過165度後芯片自動關閉
電源電壓啓動補償 – 輸入電壓波動時,啓動時自動補償,確保寬範圍的可靠啓動
軟起動 – 可編程軟起動減小了對電源的衝擊電流
睡眠模式 – 待機電流小於10uA
防反轉-如果起動瞬間,風扇旋轉方向正確,A5931便繼續正常起動,進入閉環控制
如果起動瞬間,風扇向相反的方向轉,A5931立刻剎車,然後再次起動
A5941:三相電機單芯片無霍爾正弦波驅動
適合應用:小功率風機,冰箱風機,服務器風機等
主要優點:
三相無霍爾直流無刷電機驅動器
u不需要霍爾
u正弦波起動和運行,減小了噪音和抖動
PWM調速或者電壓調速
FG速度輸出信號
可編程EEPROM更好地適應各種風機應用
默認參數可以實現幾乎所有馬達的可靠起動
可以通過進一步地編程優化馬達性能
寬電源電壓供電4V to 18V
高可靠性設計:
u過熱保護
u電流限制
u短路保護
u鎖定保護
A5932:外置MOS三相電機無霍爾正弦波驅動
A5932 是三相無傳感器 BLDC 風扇 MOSFET 門驅動器,它集成了正弦信號驅動功能,可以最大限度減小高功率風扇的可聞噪聲和振動。啓動時,將正弦電壓施加到電機繞組,以實現安靜啓動,並逐漸使電機達到要求的轉速。通過對 SPD 輸入施加佔空比指令來控制電機速度。速度輸入可以在較寬的頻率範圍內工作。
適合應用:功率風機,功率水泵及其它大功率三相無刷電機控制應用
主要優點:
180°正弦信號驅動 - 低可聞噪聲和振動
根據 Allegro 的無傳感器算法獲得電機位置,無需外部霍爾傳感器
5V 至 50V 工作電壓範圍:寬工作電源電壓範圍適用於各種應用
速度閉環控制,PWM和電壓調速
集成EEPROM可編程,可編程速度曲線,減少MCU,進一步減低設計成本
電源電壓啓動補償 – 輸入電壓波動時,啓動時自動補償,確保寬範圍的可靠啓動
軟起動 – 可編程軟起動減小了對電源的衝擊電流
RD信號輸出
Fault信號輸出
FG信號輸出
正反轉控制
Brake 控制
過流限制 (OCL)
過流保護 (OCP)
欠壓保護
過溫保護
堵轉保護
A4964:車規認證無霍爾正弦驅動 BLDC 控制器
A4964 是三相無傳感器、無刷直流 (BLDC) 電機控制器,適用於 N 溝道功率MOSFET,特別針對汽車應用而設計。其設計用於爲系統提供電機控制功能,在該系統中,小型微控制器爲中央 ECU 和智能故障和狀態處理的通信接口。A4964 提供微控制器的電源和看門狗,以及微控制器與中央 ECU 和點火開關之間的高壓接口。A4964 還可以作爲獨立單片機遠程電機控制器運行。電機由三相正弦電流驅動器驅動,該換相無需單獨的位置傳感器,可通過電機反電動勢的監控決定。無傳感器啓動方案包括正向和反向預旋轉(風力發電)檢測和同步,並使 A4964 適用於各種電機和負載組合。A4964 運行採用佔空比(電壓)控制、電流(轉矩限制)控制和閉環速度控制。控制模式、工作模式和控制參數通過 SPI 兼容串行接口進行編程。單電流檢測放大器通過串行接口提供峯值電流限制和平均電流測量。集成診斷提供欠壓、過熱和電源橋故障指示,並可在大多數短路條件下保護電源開關。A4964 採用 36 端子 QFN 和 32 引腳 QFP 封裝,兩種均帶裸露的散熱焊盤。
適合應用:汽車燃料、機油泵,汽車風機和鼓風機等
主要優點:
三相無傳感器無刷直流電機控制的 FET 驅動器
帶軟啓動三相正弦驅動
無傳感器啓動與換相
風電檢測和同步
用於 N 通道 MOSFET 橋的自舉柵極驅動
5.5 至 50V 電源電壓
SPI 兼容接口
可編程控制模式:速度、電壓、電流
峯值電流限制
通過 SPI 或 PWM 控制
用於換轉率控制的可編程柵極驅動
帶喚醒功能的 LIN/PWM 物理接口
帶電流控制的邏輯電源穩壓器
MCU 看門狗和復位
點火開關接口
診斷、狀態、電流和速度反饋
由於BLDC馬達的優化結構設計,其可靠性更高。在考慮無傳感器BLDC馬達驅動器時,起動時的可靠性至關重要,對啓動參數進行良好的控制和衡量能夠確保無傳感器啓動的可靠性。Allegro的馬達驅動器IC具有高可編程性,因而可以驅動範圍非常廣泛的馬達。如果設計的首要目標是降低系統成本,一般需要通過無傳感器系統來實現,這樣可以節省霍爾傳感器、電線和連接器的成本。此外,諸如集成有閉環速度控制功能的馬達可以減少甚至去除對系統微處理器的需求,從而能夠進一步降低系統成本。
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