有充分的理由說(shuō)無(wú)刷直流電機絕對是電機驅動(dòng)器中最酷的一款產(chǎn)品。您可以獲得更高的效率、功率和扭矩，更低的噪音、電磁干擾（EMI）及振動(dòng)，更長(cháng)的電池及電機壽命,更快的速度,更好的產(chǎn)品,更多的驚喜、樂(lè )趣和朋友,更好看的外觀(guān)以及無(wú)數追隨者的崇拜。這份清單使我可能已經(jīng)漸漸陷于自己的希望和夢(mèng)想（見(jiàn)圖1），因此我只能說(shuō)“結果可能會(huì )各不相同”。
圖1：無(wú)刷DC：希望和夢(mèng)想的支持者
無(wú)刷直流電機驅動(dòng)的樂(lè )趣在于算法。您可以實(shí)現有傳感器或無(wú)傳感器監控、梯形或正弦控制、磁場(chǎng)定向控制（FOC）或換向�？蛇x方案和烹飪雞蛋的方法一樣多——但事實(shí)上，只有十種真正稱(chēng)得上是獨特的（其他方法只是做了一個(gè)小小的變化）。但是我現在不打算談?wù)?/font>這些。我將要討論“步驟零”：為電機驅動(dòng)系統設計硬件。在這一步，您隨時(shí)可離開(kāi)。圖2所示為我對此現象的印象。
圖2：舒適度隨著(zhù)電壓水平和模擬內容線(xiàn)性下降
對于其余六個(gè)讀卡器，許多無(wú)刷直流電機系統旨在追求高功率和高效率，這意味著(zhù)最好的實(shí)現方式是用分立式MOSFET控制柵極驅動(dòng)器的微控制器（MCU）。在您測試出最佳的速度環(huán)路算法來(lái)控制您的電機之前，您只需將MCU的智能與MOSFET的原始電流驅動(dòng)能力連接即可。柵極驅動(dòng)器充當MCU的邏輯域與MOSFET和電動(dòng)機的功率域之間的轉換器。有兩種可以實(shí)現這種轉換器的架構：分立式柵極驅動(dòng)器和集成式柵極驅動(dòng)器。有很多原因說(shuō)服你任選其一。分立式驅動(dòng)器提供最高的電源電壓支持和最優(yōu)的性能，但需要更多的組件并且缺乏保護功能。集成式驅動(dòng)器為電機驅動(dòng)器提供更具針對性的解決方案，但不會(huì )為您提供電壓支持或分立式柵極驅動(dòng)器的超高性能。除在一個(gè)芯片上使用三個(gè)分立式柵極驅動(dòng)器外，像DRV8320這樣的集成式驅動(dòng)器還可以提供附加功能，如柵極驅動(dòng)電源、感應放大器、功率器件或集成式柵極驅動(dòng)無(wú)源器件。剛剛略讀上述段落的讀者可以看下表1。
表 1: 分立式柵極驅動(dòng)器與集成式柵極驅動(dòng)器；表中的細節比段落細節更多！
在本系列的第2部分中，我將創(chuàng )建并展示分立驅動(dòng)器和集成驅動(dòng)器之間的原理圖和布局差異，以檢測我落實(shí)原理圖和布局的能力。
進(jìn)入這一部分之前，讓我們回顧一下第1部分：
無(wú)刷直流電機很酷（可以幫您結交朋友）。
沒(méi)有人喜歡談?wù)搶?shí)際的硬件（但是我打算這么做）。
分立式和集成式柵極驅動(dòng)器各有優(yōu)缺點(diǎn)。
我可以整天談?wù)摴δ芎蛢?yōu)點(diǎn)，但工程師想看的是一些真正的電路。在這篇博文中，我將直接比較分立式和集成式柵極驅動(dòng)架構，展示兩者的電路板級差異。
原理圖和布局比較的兩個(gè)關(guān)鍵指標是組件數量和解決方案尺寸。第一個(gè)度量標準是： 元件數量。這在原理圖完成后可以相對容易地找到。然而，解決方案尺寸的估算更加復雜。我經(jīng)�？吹皆诩呻娐吩叽缟虾�(jiǎn)單標注的解決方案尺寸。但是我發(fā)現這其實(shí)非常不準確，因為它并未考慮外部元件、元件與電路板上的布線(xiàn)之間需要的間隙。
我在本地設計軟件上花費了一些時(shí)間，為無(wú)刷直流電機驅動(dòng)器創(chuàng )建分立式和集成式柵極驅動(dòng)器架構的并行原理圖和布局。我選擇了TI一款分立式柵極驅動(dòng)器和DRV8320作為我的集成式柵極驅動(dòng)器。另外，我使用了NexFET™功率MOSFET 的標準QFN封裝。雖然這種設計恰好使用標準分立式FET，但TI最近推出了兩款可用于此應用的垂直集成的半橋式電源塊，節省了更多的設計空間。這個(gè)運用使我因自己貧乏的電路圖和布局技巧倍感壓力，但是我希望這些圖片對那些想要比較這兩種無(wú)刷直流架構的人有所幫助。
表1：分立式柵極驅動(dòng)器與集成式柵極驅動(dòng)器
這個(gè)看似速效的項目注入了很多設計和想法。從上面可以猜到，為簡(jiǎn)化瀏覽，我決定創(chuàng )建一個(gè)沒(méi)有內層的雙層電路板。不過(guò)，這意味著(zhù)在布局上需要投入更多心思。同樣，分立式柵極驅動(dòng)器上的柵極驅動(dòng)設置組件和集成式柵極驅動(dòng)器上的IDRIVE引腳組件需要進(jìn)行調整，以便從外部FET獲得可接受的上升和下降次數。布局部分還有許多小的調整，以便實(shí)現兩種解決方案的最小尺寸。
