让高集成度电机驱动更安全、环保和智能的方案
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随着电机驱动的发展，市场对电机驱动出现了新的要求--更安全(运行稳定，故障率低)、更环保(高效率，低功耗)，以及更智能(算法先进，易于使用)。以往，电机驱动采用分立分案设计，电路板包含了前置逻辑、MOSFET驱动、时钟、电源管理、温度传感器、保护电路、电源控制、比较器、参考电压等若干子电路(图1)。这样，电路板一来尺寸大，二来安全性也不高。 前不久，德州仪器(TI)推出了一款24V三相无传感器BLDC电机驱动器DRV10983.德州仪器中国区市场开发高性能模拟产品业务拓展经理信本伟介绍说，现在很多电机应用要求体积越来越小，要求将MCU和驱动电路(包括各种保护电路)全部集成并做到电机里，这也是电机未来的发展方向。
图1：传统分立式电机驱动解决方案需要超过100个晶体管、数字门电路、放大器、LDO、温度传感器和保险丝。 德州仪器电机驱动器产品种类丰富(包括步进电机驱动器、有刷直流电机驱动器、无刷直流电机驱动器、螺线管驱动器以及霍尔效应传感器IC等)，有着超过15年的设计经验;以客户定制的形式广泛应用于硬盘、光驱、喷墨打印机、数码相机、汽车工业等行业中。德州仪器在2010年成立了电机驱动事业部(MDBU)，开始进军大众市场。 信本伟指出，将电机驱动做成高集成度的解决方案，将驱动器、MOS管、保护电路、控制开关、算法全部集成在一起，这样做的好处是：1、减小PCB尺寸，缩减BOM;2、因为集成度高，所以可靠性得到提升，整个电路的一致性非常高;3、客户无需分立方案设计，直接用一颗IC就可以进行产品设计。此外，TI所有的电机驱动产品都提供了完全保护，包括过流/短路保护、过热保护、欠压闭锁，以及击穿保护等。 在保护方面，与地、电源或线圈之间的短路等情况都需要做过流保护。不同于电流调节电路，TI产品包括另外一个保护电路“ILIMIT”。ILIMIT是个比较复杂的硬件电路的算法。通过减小功率管的栅极电压，其电源漏极电阻会增加，从而限制通过的电流。在这方面，TI产品具有约100ns的快速响应时间。每个功率管都需要单独的保护机制，同时需要能迅速对过流情况进行反映，又不能有误判。分立器件的保护电路一般只管总的一级，单一功率MOSFET管烧掉不会保护，待第二个MOSFET烧掉时才动作为时已晚。 TI的电机驱动系列DRV88xx在完全短路时，回路电流能在约400内恢复到9A，同时输出级在约3μs后被关断。如果稍微关慢一点，9A意味着电机和后面的电路将全部烧掉。 |
