隨著技術的不斷發展，市場對於電機驅動提出了三大新的要求：更安全，即要求運行穩定、故障率低

；更環保，即高效率
、低功耗

；更智能
，擁有先進算法

、易於使用。針對此三大需求
，德州儀器(TI)近期舉行“2014 TI工業應用研討會”，全麵展示了TI在工業產品領域這三方麵均領先的優勢及解決方案
，尤其包括今年推出的DRV10983等一係列電機驅動器新品。
 

 

TI過去在電機驅動領域有超過15年的經驗
，累計產品銷售超過10億顆
，廣泛應用於硬盤、光驅、噴墨打印機、汽車、工業等領域。考慮到過於分散的事業部架構以及大有可為的廣泛市場，2010年，TI集合所有事業部的馬達部分成立了新的電機驅動事業部(MDBU)

，開始進軍大眾市場。目前其產品包括從步進電機到有刷、無刷、螺線管驅動
，到霍爾元器件傳感器的整個係列。

 

應該說高度整合的電機驅動方案將是未來的一個必然趨勢
，而TI成立MDBU之際也考量諸多
，最後統一了思想

，堅定了做高度集成解決方案的路線。TI認為，相比當前離散的電機驅動方案
，集成方案更加穩定、更環保、更智能，在一些對體積和安全性要求較高的領域已經獲得應用。

 

“很簡單，驅動器、MOS管、保護電路、控製開關
、算法全部集中在一起的好處非常多。”TI中國區市場開發高性能模擬產品業務拓展經理信本偉表示，顯而易見的好處包括：1、有效減小PCB尺寸，縮減BOM
；2、高集成度能有效提升可靠性、安全性；3、無需分立方案設計。

 

“對(dui)於(yu)電(dian)機(ji)而(er)言(yan)，尤(you)其(qi)是(shi)用(yong)於(yu)工(gong)業(ye)或(huo)汽(qi)車(che)領(ling)域(yu)的(de)電(dian)機(ji)產(chan)品(pin)

，對(dui)可(ke)靠(kao)性(xing)要(yao)求(qiu)非(fei)常(chang)高(gao)，因(yin)此(ci)我(wo)們(men)在(zai)整(zheng)個(ge)設(she)計(ji)裏(li)，基(ji)本(ben)上(shang)能(neng)在(zai)市(shi)麵(mian)上(shang)看(kan)到(dao)的(de)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)我(wo)們(men)全(quan)部(bu)都(dou)集(ji)成(cheng)了(le)。盡(jin)管(guan)增(zeng)加(jia)了(le)部(bu)分(fen)成(cheng)本(ben)
，但(dan)產(chan)品(pin)安(an)全(quan)性(xing)也(ye)會(hui)非(fei)常(chang)高(gao)。”他說道
，“narichangshenghuozhongjiaoweichangjiandejuanfabanglaishuo
，zengjingyoukehubuzuojichuanbaohu，jieguojichuanhoumadasisuo，jinguandianliubuhuichuandaoshoushang
，dantoufaquejuanzaishangmiannabuxiale。”

 

信本偉還強調
，與離散元器件方案相比，集成IC的優勢還有抗幹擾能力強。眾所周知，每個離散元器件的精度不一樣，在大規模生產、元器件采購的時候誤差率會導致較高的漂移率，而集成IC的一致性會更好。

 

 

信本偉表示，TI萬全的保護方案包括過流/短路保護

、過熱保護
、欠壓閉鎖以及擊穿保護。對於過電流保護

，信本偉指出，很多人認為做一個線圈之間的保護，電源便短路了，但實際上仍有電流
，而TI對地
、電源及線圈之間的短路等情況都設有過流保護。此外

，TI一般都包括另外一個保護電路ILIMIT，通過減小功率管的門級電壓，其電源漏極電阻會增加，限製通過電流，TI還設有單管保護。他說：“每個功率管實際都需要單獨的保護機製，同時需要能迅速對過流情況進行反映，不能有誤判。”

短路保護方麵
，以TI DRV88xx而言，當正常電流發生短路時
，在400納秒會恢複到9A的回路電流
，隨後在3微秒左右做出實時反應，避免器件燒毀。“如果超過了15微秒

，保護便失去了意義，因此關斷必須在10~15微秒之內。”他說。

 

欠壓閉鎖方麵，芯片會自行持續監測供電電壓值
，當電壓過低時輸出端被設置成高阻抗狀態

，確保H橋接正常運作狀態，否則會導致短路燒毀。

 

擊穿保護方麵
，同一個半橋的上低側絕不允許同時打開，為了避免此現象的發生
，高側關斷和低側導通之間人為的增加一段延時(停滯時間)。停滯時間越長H橋接的運作越安全，但同時線性度和效率也越差。“現在國家非常關注能效比
，而交流電機的線性度非常差，且效率低於10%
，未來直流電機將成趨勢。”他說。

 

熱關斷方麵，過度發熱、熱沉不足、環境溫度過高等都可能對芯片造成損害，因此芯片內部放置了多個熱感應器來持續監控溫度，當芯片溫度上升到過熱的閥值時
，H橋接將被設置成高阻，也就是熱關斷。信本偉表示：“TI在部分產品會增加預判，一般預判溫度會比熱關斷閥值低大概20~30度左右。”

 

先進工藝與低功耗

 

領先的生產工藝可以使IC內阻降低，從而擁有低功耗等諸多優勢。TI的先進工藝技術主要有賴於兩種技術，一是超低功耗RDSON技術

，可以將IC內阻做到100毫歐以下，而競爭對手的往往在200毫歐以上。

 

二是有效的散熱封裝PowerPAD
，它的底部通過裸焊盤散熱，因此可以幫助用戶節省散熱片設計。與其他互相接腳兼容的產品對比，DRV8818的溫度顯著降低30%以上，成為溫度最低的細分步進電機驅動器。

 

先進算法護航打造優勢

 

此外

，通過Kilby電機實驗室的先進電機驅動算法
，加上工業界的現實應用，以及與大學緊密合作，TI已經大大提升了集成方案的智能性。

 

信本偉表示，大多數步進電機存在過零失真及電感放電失真等問題，而TI集成的電機驅動，將MCU集成到電機內部，所有的運動性能皆受控製
，因此會非常平滑均勻，且整個控製接口會非常簡單。目前TI的DRV10係列在市場上應用非常廣泛。

 

“最新一代的24V三相位無傳感器BLDC電機驅動器DRV10983已經投入量產。”他說，主要用於製冷風扇、屋頂風扇和吹風機等產品。例如傳統的排氣扇功耗很高
，采用24Vdesanxiangwuchuanganqidedianji，yishidianjibenshenchengbenbingmeiyoutisheng
，erqienengxiaokongzhifeichanghao。ciwaihaikeyizuowujitiaosu
，bingkeyitigongxiangxideyunxingbaogao
，muqianyijingyoukehuzaidaguimoyingyong。