BLDC（Brushless Direct Current，無刷直流）電機克服了有刷直流電機的先天性缺陷，以電子換向器取代了機械換向器，具有體積小、重量輕、噪聲小、轉(zhuǎn)矩特性好、啟動轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點，在家電、汽車、工業(yè)、航空等領(lǐng)域有廣泛的應用。

近日，德州儀器（TI）推出業(yè)內(nèi)先進的70W無刷直流（BLDC）電機驅(qū)動器，用于提供無需編程、無傳感器的梯形和磁場定向控制（FOC），產(chǎn)品編號為MCF8316A和MCT8316A。

其中，MCF8316A為無傳感器磁場定向控制電機驅(qū)動器，可智能地提取電機參數(shù)，使設(shè)計人員能夠快速調(diào)優(yōu)電機，同時提供一致的系統(tǒng)性能，而不受電機制造差異的影響；MCT8316A為無傳感器梯形控制電機驅(qū)動器，可以達到最大3.5kHz的電機頻率，比任何其他無需編程的無傳感器電機驅(qū)動器都快，設(shè)計人員僅需五個硬件引腳即可對電機進行調(diào)優(yōu)。

解決BLDC電機設(shè)計的傳統(tǒng)難題

在電機領(lǐng)域，交流感應電機是應用廣泛的“傳統(tǒng)電機”之一，在包括洗衣機、吸塵器、風扇在內(nèi)的“旋轉(zhuǎn)型家電產(chǎn)品”中有著很長的應用歷史。交流感應電機的工作原理是將轉(zhuǎn)子置于旋轉(zhuǎn)磁場中，在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，獲得一個轉(zhuǎn)動力矩，因而轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。

在實際應用中，交流感應電機會有功率因數(shù)滯后，輕載功率因數(shù)低，調(diào)速性能稍差等缺點，因此目前家電的設(shè)計正在從交流感應電機向BLDC電機過渡。TI電機驅(qū)動器業(yè)務(wù)部門總經(jīng)理Kannan Soundarapandian表示，從交流感應電機過渡到BLDC電機可降低功耗，同時也帶來了挑戰(zhàn)，包括延長了設(shè)計周期，增加了電路板尺寸，以及提高了系統(tǒng)成本。

他指出，對于上述挑戰(zhàn)，TI 70W BLDC電機驅(qū)動器進行了專門的優(yōu)化。

為了解決研發(fā)周期長這一挑戰(zhàn)，TI 70W BLDC電機驅(qū)動器不需要編程，不需要軟件開發(fā)的周期。當然，針對這一性能優(yōu)化，Kannan Soundarapandian也直言：“固定的軟件意味著已經(jīng)編好不能再改變，所以它帶來的問題是很難優(yōu)化性能。同時，在產(chǎn)品的一致性上，要把一個電機控制好，除了算法，和電機本身也是有一定關(guān)系。”

針對電路板尺寸增加這一點，TI 70W BLDC電機驅(qū)動器進行了一項創(chuàng)新。過往，在設(shè)計BLDC電機系統(tǒng)時，由于系統(tǒng)比較復雜，驅(qū)動至少包含三個部分：MCU、MOSFET功率器件、門級驅(qū)動，設(shè)計人員需要的硬件電路板、器件會非常多，電路板尺寸也會變大。TI 70W BLDC電機驅(qū)動器將驅(qū)動部分全部集成在一款芯片里，周邊的器件由28個降低為10個，電路板尺寸降低70%。

通過Kannan Soundarapandian的描述，TI 70W BLDC電機驅(qū)動器對于系統(tǒng)成本的降低主要體現(xiàn)在兩個方面：首先是器件集成大幅降低了外圍器件的成本消耗，包括相應的材料成本；其次是由于無需編程，大大降低了客戶的開發(fā)周期。

在此他特別舉例稱，根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，一個資深的電氣工程師要去調(diào)諧一個電機需要花費數(shù)周或數(shù)月，借助我們的新品，可以把這個時間縮短到10分鐘。

讓家用電器擁有更好的性能

TI 70W BLDC電機驅(qū)動器一個主要的應用領(lǐng)域就是家用電器，比吹風機、水泵、風扇、吸塵器等。在家電領(lǐng)域，尤其是小家電方向，噪音是一個非常重要的指標，TI 70W BLDC電機驅(qū)動器對此進行了專門的優(yōu)化。


Kannan Soundarapandian指出，在廚房一開攪拌機聲音非常大，能夠達到100dBA，基本我們身邊的家電都會發(fā)出噪聲，如何改善是一個重要的課題。TI享有專利的精密自動死區(qū)時間補償可降低現(xiàn)有應用中的噪聲；器件在驅(qū)動筆記本電腦風扇時，可將噪聲降低多達2 dBA。


在實現(xiàn)方式上，MCF8316A中便包括這項獲得專利的精密自動死區(qū)時間補償技術(shù)，可補償電流失真，使工程師能夠優(yōu)化電機聲學性能。MCT8316A包括不同的梯形控制技術(shù)，設(shè)計人員可以使用這些技術(shù)來降低電機噪聲。

同時，TI 70W BLDC電機驅(qū)動器還能夠加快系統(tǒng)響應。在這方面，Kannan Soundarapandian介紹稱，由于采用了實時控制，TI 70W BLDC電機驅(qū)動器可以為掃地機器人等需要快速實時控制的應用提供高達3.5 kHz的電機速度。比如說如果我們驅(qū)動一個BLDC電機，它是單極性的，3.5kHz的電機速度事實上已經(jīng)對應到差不多21萬轉(zhuǎn)。這種高速的輸出功能對吸塵器或者無人機等等器件都是非常重要的功能。

當然，Kannan Soundarapandian也強調(diào)說，因為TI 70W BLDC電機驅(qū)動器內(nèi)部集成的功能很多，非常適用于各種不同的電機，因為它可以提取不同的電機參數(shù)。所以，對于水泵、油泵、風機等非常多的應用領(lǐng)域都可以廣泛地應用到。