【導讀】全球都在致力降低功耗，且勢頭愈來愈烈。許多國家/地區都要求家用電器（如圖 1 所示）滿足相關組織（如中國標準化研究院 (CNIS)
、美國能源之星和德國藍天使）製(zhi)定(ding)的(de)效(xiao)率(lv)標(biao)準(zhun)。為(wei)了(le)滿(man)足(zu)這(zhe)些(xie)標(biao)準(zhun)

，越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)在(zai)設(she)計(ji)中(zhong)放(fang)棄(qi)了(le)簡(jian)單(dan)且(qie)易(yi)用(yong)的(de)單(dan)相(xiang)交(jiao)流(liu)感(gan)應(ying)電(dian)機(ji)，轉(zhuan)而(er)采(cai)用(yong)更(geng)節(jie)能(neng)的(de)低(di)壓(ya)無(wu)刷(shua)直(zhi)流(liu) (BLDC) 電機。為了實現更長的使用壽命和更低的運行噪音

，掃地機器人等小型家電的設計人員也轉而在他們的許多係統中使用更先進的 BLDC 電機。同時，永磁技術的進步正不斷簡化 BLDC 電機的製造
，在提供相同扭矩（負載）的同時減小係統尺寸
，還可以提高效率和降低係統噪音。

圖 1：常見家用電器

設計使用 BLDC 電dian機ji的de係xi統tong具ju有you挑tiao戰zhan性xing，因yin為wei通tong常chang需xu要yao複fu雜za的de硬ying件jian和he優you化hua的de軟ruan件jian設she計ji來lai提ti供gong可ke靠kao的de實shi時shi控kong製zhi。加jia快kuai設she計ji周zhou期qi的de一yi種zhong選xuan擇ze是shi采cai用yong專zhuan業ye供gong應ying商shang提ti供gong的de BLDC 電dian機ji模mo塊kuai，但dan這zhe些xie模mo塊kuai並bing未wei針zhen對dui特te定ding係xi統tong的de需xu求qiu進jin行xing優you化hua。因yin此ci，為wei了le構gou建jian優you化hua的de高gao性xing能neng係xi統tong來lai滿man足zu特te定ding應ying用yong需xu求qiu，仍reng然ran需xu要yao深shen入ru了le解jie電dian機ji設she計ji和he控kong製zhi
，即ji便bian使shi用yong模mo塊kuai也ye是shi如ru此ci。在zai本ben文wen中zhong，我wo將jiang介jie紹shao三san種zhong方fang法fa
，這zhe些xie方fang法fa在zai加jia快kuai BLDC 電機係統設計的同時，還可以提供更為智能小巧的節能解決方案。

方法一：無需編程無傳感器控製

無需編程的電機驅動器包括內置的控製換向算法
，因此無需進行電機控製軟件的開發

、維護和認證。這些電機驅動器通常從電機獲取反饋（例如霍爾信號或電機相位電壓和電流信號），實時計算複雜的控製方程以確定下一個電機驅動狀態，並為柵極驅動器或金屬氧化物半導體場效應晶體管 (MOSFET) 等模擬前端組件提供脈寬調製信號（如圖 2 所示）。

圖 2：典型的無傳感器 BLDC 電機係統

使用集成了無傳感器控製功能的電機驅動器（例如具有磁場定向控製 (FOC) 功能的 MCF8316A 電機驅動器）進(jin)行(xing)實(shi)時(shi)控(kong)製(zhi)時(shi)
，電(dian)機(ji)中(zhong)無(wu)需(xu)霍(huo)爾(er)效(xiao)應(ying)傳(chuan)感(gan)器(qi)，因(yin)此(ci)可(ke)以(yi)提(ti)高(gao)係(xi)統(tong)可(ke)靠(kao)性(xing)並(bing)降(jiang)低(di)係(xi)統(tong)總(zong)成(cheng)本(ben)。無(wu)需(xu)編(bian)程(cheng)的(de)電(dian)機(ji)驅(qu)動(dong)器(qi)還(hai)可(ke)以(yi)管(guan)理(li)重(zhong)要(yao)功(gong)能(neng)（如電機故障檢測），並bing實shi施shi保bao護hu機ji製zhi，使shi整zheng個ge係xi統tong設she計ji更geng加jia可ke靠kao。這zhe些xie器qi件jian可ke以yi附fu帶dai美mei國guo保bao險xian商shang實shi驗yan室shi等deng認ren證zheng機ji構gou實shi現xian的de預yu認ren證zheng控kong製zhi算suan法fa，使shi原yuan始shi設she備bei製zhi造zao商shang能neng夠gou縮suo短duan其qi家jia用yong電dian器qi的de設she計ji時shi間jian。

方法二：使用智能電機控製功能輕鬆調諧電機

係統性能參數要求（如速度、效率和噪聲）很難通過調諧 BLDC 電dian機ji來lai解jie決jue。該gai問wen題ti可ke通tong過guo開kai發fa一yi種zhong無wu傳chuan感gan器qi梯ti形xing控kong製zhi算suan法fa來lai解jie決jue，其qi中zhong，換huan向xiang由you電dian機ji的de反fan電dian動dong勢shi電dian壓ya決jue定ding，使shi調tiao整zheng操cao作zuo不bu受shou電dian機ji參can數shu限xian製zhi。集ji成cheng了le無wu傳chuan感gan器qi梯ti形xing控kong製zhi功gong能neng的de集ji成cheng電dian機ji驅qu動dong器qi（例如 MCT8316A）可ke以yi提ti供gong優you化hua的de係xi統tong性xing能neng，而er無wu需xu使shi用yong複fu雜za的de接jie口kou連lian接jie微wei控kong製zhi器qi。此ci外wai，請qing注zhu意yi，在zai電dian機ji調tiao諧xie過guo程cheng中zhong，集ji成cheng電dian機ji驅qu動dong器qi會hui提ti供gong反fan饋kui信xin號hao，例li如ru示shi波bo器qi上shang顯xian示shi的de電dian機ji相xiang電dian壓ya、電流和電機轉速。

在無傳感器 FOC 算(suan)法(fa)中(zhong)
，由(you)於(yu)集(ji)成(cheng)了(le)先(xian)進(jin)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)，因(yin)此(ci)可(ke)以(yi)顯(xian)著(zhu)加(jia)快(kuai)電(dian)機(ji)調(tiao)諧(xie)，例(li)如(ru)，通(tong)過(guo)自(zi)行(xing)測(ce)量(liang)電(dian)機(ji)參(can)數(shu)或(huo)自(zi)動(dong)執(zhi)行(xing)控(kong)製(zhi)環(huan)路(lu)的(de)調(tiao)諧(xie)等(deng)方(fang)式(shi)加(jia)快(kuai)速(su)度(du)。引(yin)導(dao)式(shi)調(tiao)諧(xie)圖(tu)形(xing)用(yong)戶(hu)界(jie)麵(mian) (GUI) 提供默認的電機啟動選項（如圖 3 所示），有助於順利完成調諧過程並盡快使電機旋轉起來。無需編程的電機驅動器（例如用於 FOC 的 MCF8316A 和用於梯形控製的 MCT8316A）包括用於電機啟動以及閉環和電機停止操作的多個可配置選項。借助這些選項
，在幾分鍾內就能優化電機性能，顯著縮短了設計周期。

圖 3：引導式調諧 GUI

方法三：減小尺寸

對許多係統設計人員來說，BLDC 係統硬件構建工作都很吃力。一個典型的係統需要柵極驅動器
、MOSFET、電流感應放大器、電壓感應比較器和模數轉換器。大多數係統需要專用的電源架構（包括低壓降穩壓器或直流/直流降壓穩壓器等器件）為板上的所有組件供電。集成的 BLDC 驅動器結合了所有這些組件，提供了一個緊湊但易於使用的解決方案，如圖 4 所示。

圖 4：完全集成的 BLDC 電機解決方案

具有集成控製功能的電機驅動器包含保護功能
，例如針對 MOSFET 的過流和過壓保護以及溫度監測，使設計人員能夠輕鬆提供強大的解決方案。對於功耗小於 70W 的電機應用
，例如掃地機器人、家用吊扇或者是洗衣機中使用的泵，可以選擇具有集成 MOSFET 的器件來進一步減小布板空間。MCF8316A 和 MCT8316A 器件在 24V 應用中支持高達 8A 的峰值電流。對於大功率應用，可以將功率 MOSFET 放置在板上，使柵極驅動器和電機控製功能集成到單塊芯片中。

本文中討論的概念有助於加快係統設計周期，同時提供更為小巧
、智能的 BLDC 電機係統。借助於 MCF8316A 和 MCT8316A 等無需編程無傳感器的 BLDC 電機驅動器

，可以快速設計出優化的高性能實時控製係統。這些器件可以為 24V 應用提供高達 70W 的功率。憑借集成的智能控製技術，這兩款電機驅動器都很容易調諧
，可用於實現高性能和可靠的係統解決方案

，是構建下一個基於 BLDC 的低電壓節能型係統時的理想選擇。

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