BLDC电机系统设计的三大优化方法

全球范围内，降低功耗的需求日益迫切。许多国家和地区要求家用电器满足相关组织（如中国标准化研究院(CNIS)、美国能源之星和德国蓝天使）制定的效率标准。为了满足这些标准，越来越多的系统设计人员放弃了简单但能耗较高的单相交流感应电机，转而采用更节能的低压无刷直流(BLDC)电机。此外，小型家电如扫地机器人也逐渐采用BLDC电机以实现更长的使用寿命和更低的运行噪音。芯片代理商-中芯巨能将介绍三种方法，帮助加快BLDC电机系统的设计，并提供更智能、小巧且节能的解决方案。

方法一：无需编程的无传感器控制

无需编程的电机驱动器内置了控制换向算法，因此不需要开发、维护和认证电机控制软件。这类驱动器通常从电机获取反馈（例如霍尔信号或电机相电压和电流信号），实时计算复杂的控制方程来确定下一个电机驱动状态，并为栅极驱动器或金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)等模拟前端组件提供脉宽调制信号。

使用集成了无传感器控制功能的电机驱动器（例如具有磁场定向控制(FOC)功能的MCF8316A电机驱动器）进行实时控制时，电机中无需霍尔效应传感器，从而提高系统可靠性并降低总成本。这些驱动器还能管理重要功能，如电机故障检测，并实施保护机制，使整个系统设计更加可靠。预认证的控制算法附带在这些器件中，可以帮助原始设备制造商缩短其家用电器的设计时间。

方法二：使用智能电机控制功能轻松调谐电机

调谐BLDC电机以满足特定性能参数（如速度、效率和噪声）是一项复杂的工作。通过开发一种无传感器梯形控制算法，可以显著简化这一过程。在这种算法中，换向由电机的反电动势电压决定，使调整操作不受电机参数限制。集成了无传感器梯形控制功能的集成电机驱动器（例如MCT8316A）可以提供优化的系统性能，而无需使用复杂的接口连接微控制器。

在无传感器FOC算法中，由于集成了先进控制技术，可以显著加快电机调谐。例如，通过自动测量电机参数或自动执行控制环路的调谐等方式，可以大大加速调谐过程。引导式调谐图形用户界面(GUI)提供了默认的电机启动选项，有助于顺利完成调谐过程并尽快使电机旋转起来。无需编程的电机驱动器（例如用于FOC的MCF8316A和用于梯形控制的MCT8316A）包括用于电机启动及闭环和电机停止操作的多个可配置选项。借助这些选项，在几分钟内就能优化电机性能，显著缩短了设计周期。

方法三：减小系统尺寸

构建一个典型的BLDC系统硬件需要大量的元件，包括栅极驱动器、MOSFET、电流感应放大器、电压感应比较器和模数转换器。大多数系统还需要专用的电源架构（如低压降稳压器或直流/直流降压稳压器等器件）为板上的所有组件供电。

具有集成控制功能的电机驱动器包含多种保护功能，例如针对MOSFET的过流和过压保护以及温度监测，使设计人员能够轻松提供强大的解决方案。对于功耗小于70W的电机应用（如扫地机器人、家用吊扇或洗衣机中的泵），可以选择具有集成MOSFET的器件来进一步减小布板空间。MCF8316A和MCT8316A器件在24V应用中支持高达8A的峰值电流。对于大功率应用，可以将功率MOSFET放置在板上，使栅极驱动器和电机控制功能集成到单块芯片中。如需MCF8316A和MCT8316A产品规格书、样片测试、采购、BOM配单等需求，请加客服微信：13310830171。

结语

BLDC电机及其集成驱动器通过其独特的控制算法、出色的动态性能和强大的设计特性，为工程师提供了强大的工具来优化电机性能。这些驱动器不仅减少了设计时间，还提高了系统的可靠性和安全性。未来，随着技术的进步和市场需求的变化，TI将继续推出更多创新产品，助力各行业的发展。如果你正在寻找一款适用于家电或智能家居设备的电机驱动器，MCF8316A和MCT8316A无疑是一个值得信赖的选择。无论是在工业控制、医疗设备还是消费电子领域，TI的产品都将发挥重要作用，为用户提供高效、可靠的解决方案。