工業(yè)或工廠(chǎng)自動(dòng)化是 BLDC 電機在工業(yè)細分領(lǐng)域增長(cháng)最快的終端應用之一。隨著(zhù)工廠(chǎng)從更傳統的有刷或步進(jìn)電機轉向 BLDC發(fā)展，以獲得更高的效率和性能，對三相柵極驅動(dòng)器的需求也在增長(cháng)。在工廠(chǎng)機器人和協(xié)作機器人等終端應用設計中會(huì )使用多個(gè)電機。

NCD83591是一款60 V、3相柵極驅動(dòng)器，專(zhuān)為無(wú)刷直流(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“BLDC”)電機應用而設計，集成了三個(gè)獨立的半橋驅動(dòng)器和一個(gè)檢測放大器，以提供簡(jiǎn)單易用的柵極驅動(dòng)器。該方案憑借其小封裝尺寸和柵極驅動(dòng)架構提供高功率密度且易于使用，是工業(yè)應用的理想選擇。NCD83591的最大輸入電壓為60 V，提供了充足的裕量以驅動(dòng)額定電壓通常在12至42 V的電機，適用于大多數工業(yè)自動(dòng)化應用。再加上NCD83591具有工業(yè)客戶(hù)非常重視的高功率密度和易用性，為這些應用提供了一個(gè)理想的方案。

功率密度

NCD83591 采用4 mm x 4 mm QFN-28封裝，包括一個(gè)集成、完全可配置的電流檢測放大器、一個(gè)下橋14 V穩壓器和一個(gè)上橋電荷泵。該產(chǎn)品是業(yè)界尺寸最小的60 V、3相柵極驅動(dòng)器，集成了至少一個(gè)檢測放大器。小巧的封裝尺寸和單個(gè)集成放大器為講究空間的應用提供了完美的BLDC電機驅動(dòng)方案。該產(chǎn)品支持客戶(hù)快速實(shí)施梯形換向來(lái)驅動(dòng)電機，同時(shí)最小化外部元件數以實(shí)現小的方案尺寸。與使用傳統的獨立半橋驅動(dòng)器IC的分立方案相比，集成三相半橋驅動(dòng)顯著(zhù)縮小尺寸。

圖 1：NCD83591 IC

易于使用——梯形電機控制

NCD83591柵極驅動(dòng)器采用單個(gè)集成放大器，是梯形電機控制換向的理想產(chǎn)品。這種方法是工業(yè)市場(chǎng)上最常見(jiàn)的BLDC換向法，是最佳轉矩和設計簡(jiǎn)單性之間的最佳平衡點(diǎn)。雖然磁場(chǎng)定向控制(FOC)和直接磁通控制(DFC)換向方法在更復雜的電機控制應用中越來(lái)越受歡迎，但從易用性的角度來(lái)看，梯形換向仍是12至40 V BLDC工業(yè)市場(chǎng)的標準。

易于使用的恒流柵極驅動(dòng)

柵極驅動(dòng)架構是使用NCD83591三相柵極驅動(dòng)器的另一個(gè)優(yōu)勢。該產(chǎn)品實(shí)現了恒流柵極驅動(dòng)，而不是傳統的恒壓柵極驅動(dòng)。恒流驅動(dòng)提供相同的開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò )(電機相位繞組)轉換時(shí)間，但節省了串聯(lián)柵極電阻的成本，且驅動(dòng)電路更小。無(wú)需串聯(lián)柵極電阻器也有助于防止自導通。有關(guān)更多詳細信息，請參見(jiàn)下面的圖2。然而，恒流柵極驅動(dòng)最顯著(zhù)的優(yōu)點(diǎn)是IC能夠感測其驅動(dòng)的FET的實(shí)際柵源(Vgs)電壓。柵極檢測功能使NCD83591在易用性方面脫穎而出，因為它可實(shí)現死區時(shí)間優(yōu)化和真正的交叉導通保護等好處。

死區時(shí)間通常被編程到MCU中，在關(guān)斷一個(gè)相位的FET后再導通另一個(gè)相位的FET。編程通常會(huì )預留額外的時(shí)間，以確保不會(huì )發(fā)生交叉導通，因為時(shí)序會(huì )隨溫度、電源和老化而變化。NCD83591能檢測柵源電壓，實(shí)現FET關(guān)斷之后，再導通同一相位中的對側FET。這就無(wú)需對MCU進(jìn)行死區時(shí)間編程，因為IC會(huì )處理，從而盡量減少脈寬調制(PWM)期間的死區時(shí)間，不受延遲影響。該產(chǎn)品還能檢測到為FET供電的外部故障，當FET不應使能時(shí)，就禁用同一相位中的對側FET來(lái)做出相應的反應。

圖 2：恒流與恒壓柵極驅動(dòng)