你被家里的許多電器所引起的噪音分心了嗎？TI最新推出的無(wú)刷直流電機驅動(dòng)器，采用梯形和磁場(chǎng)定向控制，可使電器噪音減少3.3 dBA。
無(wú)刷直流電機（BLDC）取代交流感應電機，在通用電器中的應用越來(lái)越普遍，包括風(fēng)扇、空氣凈化器、洗衣機和烘干機泵以及醫用CPAP鼓風(fēng)機。
然而，無(wú)刷直流電機的調制也會(huì )產(chǎn)生噪聲，尤其是開(kāi)放式概念越來(lái)越在辦公室和家庭環(huán)境中流行。
為了解決這些噪聲相關(guān)問(wèn)題，德州儀器（TI）日前宣布推出兩款新的70 W無(wú)傳感器無(wú)刷直流電機驅動(dòng)器，MCT8316A和MCF8316A。這些驅動(dòng)器具有高度集成和無(wú)代碼等特點(diǎn)，分別使用先進(jìn)的梯形控制和磁場(chǎng)定向控制（FOC）。
電器常見(jiàn)噪聲級的幾個(gè)示例。
這些新芯片的目標包括三個(gè)方面：減少日常應用中的聲音噪聲源，將解決方案尺寸縮小70%，減少BLDC調諧的總體設計時(shí)間（可能減少到10分鐘）。
讓我們看看TI的最新產(chǎn)品是如何實(shí)現這三個(gè)目標的。
MCx8316A芯片概述
MCT8316A和MCF8316A支持包括4.5 V至35 V的工作范圍，峰值輸出高達8A。這些芯片設計用于需要12 V至24 V無(wú)刷直流電機或永磁同步電機的速度控制。
MCX836A芯片概述。
MCX836A系列驅動(dòng)器的一個(gè)重要特點(diǎn)是降低了噪聲。具體而言，MCT8316A支持120°和150°調制，通過(guò)梯形控制方案改善聲學(xué)性能。
MCF8316A采用FOC方案，利用自動(dòng)死區時(shí)間補償來(lái)減少饋送至電機的諧波含量，從而降低可聽(tīng)范圍內的噪聲。
一個(gè)系列，兩個(gè)芯片，兩種控制方案，因此可以靈活實(shí)現兩種流行的控制
無(wú)刷直流電機中的梯形控制與FOC控制方式介紹
無(wú)刷直流電機一般有兩種類(lèi)型，包括霍爾效應傳感器驅動(dòng)結構和無(wú)傳感器結構。雖然更復雜，但無(wú)傳感器架構是更優(yōu)選的選擇。對于無(wú)傳感器操作，出現了兩種控制方案。
梯形控制方案的時(shí)序圖。
梯形控制的工作原理是，在任何給定時(shí)間都有兩個(gè)相位。因此，如上所示，在任何相位的過(guò)零期間都不會(huì )產(chǎn)生扭矩。
該方案會(huì )導致在每60°零相位交叉處產(chǎn)生紋波，從而產(chǎn)生諧波。在120°模式下，BLDC驅動(dòng)器將在每個(gè)循環(huán)的剩余60°使用高Z狀態(tài)。
而FOC在反饋控制的轉換中的復雜性更高。
三相逆變器的輸出產(chǎn)生正弦信號，該信號通過(guò)克拉克變換和派克變換進(jìn)行采樣和饋送。
現場(chǎng)定向控制FOC的基本框圖。
這兩種變換均為通過(guò)將定子電流矢量從三相時(shí)變系統轉換為兩坐標時(shí)不變系統實(shí)現直接轉矩控制。
MCX836A芯片如何降低噪聲
用于控制無(wú)刷直流電機的兩種控制方案各有優(yōu)缺點(diǎn)。每種方法都會(huì )產(chǎn)生諧波，從而產(chǎn)生噪聲。
兩種無(wú)傳感器無(wú)刷直流控制方案的優(yōu)缺點(diǎn)對比。
調制和死區時(shí)間補償對于降低電機運動(dòng)噪聲至關(guān)重要。MCF8316A使用諧振控制器補償高壓側和低壓側開(kāi)關(guān)MOSFET之間的死區時(shí)間，以將諧波含量降至零。
在MCF8316A內部啟用死區時(shí)間補償可消除可聽(tīng)諧波（左），從而產(chǎn)生更純凈的正弦信號（右）。
對正弦輸出和隨后的快速傅里葉變換（FFT）的影響如上所示。
類(lèi)似地，梯形控制方案（如MCT8316A）的FFT響應通過(guò)利用芯片的可變換向方案在120°和150°之間通過(guò)“開(kāi)窗”電機相位處于高Z模式的時(shí)間量進(jìn)行動(dòng)態(tài)切換而得到改善。
總而言之，這種降噪解決方案似乎在許多應用中都很有前景，尤其是在消費品方面。
寫(xiě)在最后
雖然很多員工已經(jīng)有一段時(shí)間沒(méi)有在辦公室辦公了，但我們很容易回憶起環(huán)境噪音是如何分散注意力的。也許，即使在家工作，冰箱的噪音同樣會(huì )干擾你的工作。
梯形和FOC方法的控制方案的進(jìn)步致力于清除驅動(dòng)無(wú)刷直流電機的信號的波動(dòng)，從而產(chǎn)生更安靜的運行環(huán)境。
MCX836A系列提供的高級集成將解決方案減少到10個(gè)組件，面積僅為2 cm²，而采用分立方案，將使用28個(gè)組件，面積為7 cm²。 |
