引言

電機消耗的能量幾乎占全球電力的50%。隨sui著zhe能neng源yuan成cheng本ben的de持chi續xu上shang漲zhang，業ye內nei開kai始shi采cai用yong微wei處chu理li器qi調tiao速su驅qu動dong器qi替ti代dai效xiao率lv低di下xia的de固gu定ding速su率lv電dian機ji和he驅qu動dong器qi
，這zhe種zhong新xin型xing電dian機ji控kong製zhi技ji術shu與yu傳chuan統tong驅qu動dong器qi相xiang比bi，能neng夠gou使shi能neng耗hao平ping均jun降jiang低di30%以(yi)上(shang)。雖(sui)然(ran)調(tiao)速(su)電(dian)機(ji)提(ti)高(gao)了(le)係(xi)統(tong)本(ben)身(shen)的(de)成(cheng)本(ben)，但(dan)是(shi)，考(kao)慮(lv)到(dao)電(dian)機(ji)能(neng)夠(gou)節(jie)省(sheng)的(de)能(neng)量(liang)以(yi)及(ji)所(suo)增(zeng)加(jia)的(de)功(gong)能(neng)，隻(zhi)需(xu)短(duan)短(duan)幾(ji)年(nian)即(ji)可(ke)挽(wan)回(hui)最(zui)初(chu)的(de)投(tou)資(zi)成(cheng)本(ben)。

通用電機設計

直流電機

、無刷直流和交流感應電機是當今工業應用設計中最常見的電機。

直流電機：低成本和高精度驅動性能

直流電機是最先投入使用的電機類型，目前仍然以低開發成本和卓越的驅動性能得到普遍應用。在最簡單的直流電機中
，定子(即電機固定部件)為永久磁鐵，轉子(即電機的轉動部件)shangchanraoledianshuraozu，dianshuraozulianjiedaojixiehuanxiangkaiguan
，gaikaiguankongzhiraozudianliudedaotongheguanbi。citiejianlidecitongliangyudianshudianliuxianghuzuoyong
，chanshengdianciniuju
，congershidianjizuogong。

電機速度通過調整電樞繞組的直流電壓進行控製。根據具體應用的不同
，可以采用全橋
、半橋或一個簡單的降壓轉換器驅動電樞繞組。這些轉換器的開關實現脈寬調製(PWM)
，從而獲得相應的電壓。

Maxim的高邊或橋式驅動器IC
，如：MAX15024/ MAX15025，可以用來驅動全橋或半橋電路的FET。直流電機還廣泛用於對速度
、精度要求很高的伺服係統。為了滿足速度和精度的要求

，基於微處理器的閉環控製和轉子位置非常關鍵。Maxim的MAX9641霍爾傳感器能夠用於提供轉子的位置信息。

交流感應電機：簡單、堅固耐用

交流感應電機以簡單
、堅固耐用而著稱，被廣泛用於工業領域。最簡單的交流電機就是一個變壓器，原級電壓連接到交流電壓源
，次級短路承載感應電流。“感應”電機的名稱源於“感應次級電流”。定子載有一個三相繞組，轉子設計簡單，通常被稱為“鼠籠”，其中，兩端的銅或鋁棒通過鑄鋁環短路。由於沒有轉子繞組和碳刷

，這種電機的設計非常可靠。工作在60Hz電壓時，感應電機恒速運轉。

然而
，當采用電源電路和基於微處理器的係統時，可以控製電機速度變化。變速驅動器由逆變器、信號調理器和基於微處理器的控製器組成。逆變器采用三個半橋，頂部和底部切換以互補方式控製。Maxim提供多種半橋驅動器，如MAX15024/MAX15025，可獨立控製頂部和底部FET。
精確測量三相電機電流、轉子位置及轉速是對感應電機進行高效閉環控製的必要條件。Maxim提供多款高邊和低邊電流放大器
、霍爾傳感器以及同步采樣ADC，能(neng)夠(gou)在(zai)惡(e)劣(lie)環(huan)境(jing)下(xia)精(jing)確(que)測(ce)量(liang)這(zhe)些(xie)參(can)數(shu)。微(wei)處(chu)理(li)器(qi)利(li)用(yong)電(dian)流(liu)和(he)位(wei)置(zhi)數(shu)據(ju)產(chan)生(sheng)三(san)相(xiang)橋(qiao)路(lu)的(de)邏(luo)輯(ji)信(xin)號(hao)。一(yi)種(zhong)常(chang)見(jian)的(de)閉(bi)環(huan)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)稱(cheng)為(wei)矢(shi)量(liang)控(kong)製(zhi)
，它(ta)消(xiao)除(chu)了(le)磁(ci)場(chang)電(dian)流(liu)矢(shi)量(liang)和(he)定(ding)子(zi)磁(ci)通(tong)量(liang)之(zhi)間(jian)的(de)耦(ou)合(he)，從(cong)而(er)能(neng)夠(gou)獨(du)立(li)控(kong)製(zhi)，提(ti)供(gong)更(geng)快(kuai)的(de)瞬(shun)態(tai)響(xiang)應(ying)。

無刷直流電機：高可靠性和高輸出功率

無刷直流(BLDC)dianjijimeiyouhuanxiangqiyemeiyoutanshua，xiangduiyuzhiliudianjieryanxuyaogengshaodeweihu。xiangduiyuganyingdianjihuozhiliudianjieryan
，tongdengguigedewushuazhiliudianjinengtigonggengdadeshuchugonglv。BLDC電機的定子與感應電機的定子非常相似。但是
，BLDC電機的轉子可以采用不同形式
，當然，都屬於永久磁鐵。氣隙磁通量由磁鐵固定，不受轉子電流的影響。BLDC電機還需要一定形式的轉子位置檢測。

通常利用定子中嵌入的霍爾器件檢測轉子位置。當轉子的磁極經過霍爾傳感器附近時，會有一個信號指示通過的是北極還是南極。Maxim提供多款霍爾傳感器，如MAX9641
，這些器件集成了兩個霍爾傳感器和數字邏輯電路，可提供磁場位置

、方向輸出，從而簡化設計並降低係統成本。

傳感器、信號轉換和數據接口的重要性

在zai電dian機ji控kong製zhi環huan路lu中zhong，有you幾ji種zhong類lei型xing的de傳chuan感gan器qi提ti供gong反fan饋kui信xin息xi。這zhe些xie傳chuan感gan器qi還hai用yong於yu檢jian測ce可ke能neng損sun壞huai係xi統tong的de故gu障zhang狀zhuang態tai，從cong而er提ti高gao係xi統tong可ke靠kao性xing。下xia麵mian介jie紹shao傳chuan感gan器qi在zai電dian機ji控kong製zhi中zhong的de作zuo用yong，特te別bie是shi電dian流liu檢jian測ce放fang大da器qi
、霍爾傳感器和可變磁阻(VR)傳感器。其它內容包括：利用高速ADC監測
、控製多通道電流和電壓
，高精度電機控製所需的編碼器數據接口等。

電流監測

電流是用於監控並反饋給電機控製環路的常見信號。利用電流檢測放大器可以輕鬆地精確監測係統流入、liuchudedianliu。caiyongdianliujiancefangdaqikeyishengquchuanganqi
，yinweixuyaoceliangdeshidianxinhaobenshen。dianliujiancefangdaqinenggoujianceduanluheshuntaizhuangkuang，bingjiancedianyuanhedianchifanjieguzhang。

電流測量

電流測量有很多渠道
，但截至目前為止
，最常見的方案是采用檢流電阻進行測量。這種方法的基本原理是：liyongjiyuyunfangdechafenfangdaqiduijianliudianzuliangduandedianyajinxingfangda
，ranhouceliangfangdahoudedianyaxinhao。chuantongshejizhongtongchangcaiyongfenliqijian。danfenlifangancunzaiyixiequedian，liru：需要匹配電阻、具有較差的溫漂特性，並占用較大麵積。幸運的是，這些缺點可以通過在設計中使用集成電流檢測放大器得以解決。

放大器不僅測量電流
，還可以檢測電流方向，具有較寬的共模範圍，能夠提供高精度測量。電流測量可以采用低邊檢測(檢測電阻與接地通路串聯)，也可以采用高邊檢測(檢測電阻與火線串聯)。低(di)邊(bian)檢(jian)測(ce)中(zhong)，電(dian)路(lu)的(de)輸(shu)入(ru)共(gong)模(mo)電(dian)壓(ya)較(jiao)低(di)，輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)以(yi)地(di)為(wei)參(can)考(kao)
，但(dan)低(di)邊(bian)電(dian)阻(zu)在(zai)接(jie)地(di)通(tong)路(lu)增(zeng)加(jia)了(le)所(suo)不(bu)希(xi)望(wang)的(de)外(wai)部(bu)電(dian)阻(zu)。高(gao)邊(bian)檢(jian)測(ce)中(zhong)，負(fu)載(zai)接(jie)地(di)，但(dan)高(gao)邊(bian)電(dian)阻(zu)必(bi)須(xu)承(cheng)受(shou)相(xiang)當(dang)大(da)的(de)共(gong)模(mo)信(xin)號(hao)。高(gao)邊(bian)檢(jian)測(ce)能(neng)夠(gou)對(dui)故(gu)障(zhang)狀(zhuang)態(tai)進(jin)行(xing)監(jian)測(ce)，例(li)如(ru)，電(dian)機(ji)外(wai)殼(ke)或(huo)繞(rao)組(zu)對(dui)地(di)短(duan)路(lu)。
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