直流電機:運行階段、故障檢測和保護以及直流電機驅動器應用
發布時間:2023-10-25 來源:MPS 責任編輯:wenwei
【導讀】本文將對直流 (DC) 電機進行綜合性描述,並著重闡述直流電機在三個運行階段的電氣參數、異常運行情況以及直流電機的常見應用,如監控攝像機、智能門鎖和螺線管驅動器。
直流電機的定義
直zhi流liu電dian機ji是shi將jiang電dian能neng轉zhuan換huan為wei機ji械xie能neng的de裝zhuang置zhi,其qi電dian氣qi參can數shu隨sui運yun行xing狀zhuang態tai而er變bian化hua。在zai直zhi流liu電dian機ji的de常chang規gui操cao作zuo中zhong,有you三san個ge運yun行xing階jie段duan的de電dian氣qi參can數shu變bian化hua最zui為wei劇ju烈lie,其qi值zhi可ke能neng比bi穩wen態tai運yun行xing期qi間jian高gao出chu好hao幾ji倍bei。這zhe三san個ge運yun行xing階jie段duan描miao述shu如ru下xia:
1. 啟示:在此階段,由於電機的反電動勢(EMF)較小,啟動電流明顯高於電機的額定工作電流。
2. 製動:直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)在(zai)製(zhi)動(dong)時(shi)會(hui)被(bei)施(shi)加(jia)反(fan)向(xiang)旋(xuan)轉(zhuan)力(li),從(cong)而(er)停(ting)止(zhi)原(yuan)本(ben)的(de)旋(xuan)轉(zhuan)。在(zai)此(ci)階(jie)段(duan),電(dian)機(ji)電(dian)流(liu)和(he)電(dian)壓(ya)的(de)變(bian)化(hua)可(ke)能(neng)隨(sui)所(suo)使(shi)用(yong)的(de)製(zhi)動(dong)方(fang)法(fa)而(er)變(bian)化(hua)。如(ru)果(guo)采(cai)用(yong)常(chang)用(yong)的(de)短(duan)路(lu)製(zhi)動(dong)法(fa),則(ze)會(hui)產(chan)生(sheng)較(jiao)大(da)的(de)短(duan)時(shi)製(zhi)動(dong)電(dian)流(liu),將(jiang)導(dao)致(zhi)電(dian)機(ji)內(nei)部(bu)繞(rao)組(zu)和(he)電(dian)機(ji)驅(qu)動(dong)電(dian)路(lu)產(chan)生(sheng)大(da)量(liang)功(gong)耗(hao)。
3. 反轉:當dang電dian機ji電dian壓ya反fan加jia時shi,電dian機ji被bei迫po向xiang相xiang反fan方fang向xiang旋xuan轉zhuan。此ci階jie段duan的de運yun行xing條tiao件jian最zui為wei極ji端duan,電dian機ji經jing曆li的de電dian流liu和he電dian壓ya變bian化hua最zui大da。如ru果guo采cai取qu的de措cuo施shi不bu恰qia當dang,電dian機ji和he電dian機ji驅qu動dong芯xin片pian都dou可ke能neng被bei損sun壞huai。
異常運行情況
電機常會出現繞組兩端短路的情況;如(ru)上(shang)所(suo)述(shu),這(zhe)會(hui)在(zai)電(dian)機(ji)驅(qu)動(dong)芯(xin)片(pian)中(zhong)產(chan)生(sheng)較(jiao)大(da)的(de)短(duan)路(lu)電(dian)流(liu)和(he)熱(re)量(liang)。另(ling)外(wai),當(dang)電(dian)機(ji)快(kuai)速(su)製(zhi)動(dong)或(huo)減(jian)速(su)時(shi),電(dian)機(ji)繞(rao)組(zu)電(dian)流(liu)將(jiang)可(ke)能(neng)通(tong)過(guo)電(dian)機(ji)驅(qu)動(dong)芯(xin)片(pian)反(fan)向(xiang)流(liu)入(ru)輸(shu)入(ru)電(dian)源(yuan);這會增加輸入電壓 (VIN),讓電機本質上變成發電機。這兩種異常運行情況都可能損壞電機驅動芯片。
youyudianqicanshuhenrongyizaidianjiyunxingguochengzhongfashengbianhua,yincibixucaiqushidangdebaohucuoshilaibaohudianjijiqiqudongxinpianmianyusunhuai。dianjiqudongxinpianketigongdebaohugongnengbaokuo:過流保護(OCP)、過壓保護(OVP)和過溫保護(OTP)等。
常見應用
直流電機廣泛應用於冰箱、汽車、醫療設備(如健身監測儀)、航空航天、消費電子(如無人機和遊戲控製器)等領域。MPS 提供 MP6508A、MP6614 和 MPQ6612A-D-AEC1 等出色的電機驅動器解決方案,下文將對此進行詳述。
監控攝像機
MP6508A 是一款先進的電機驅動器,其每通道可提供高達 1.2A 的電機電流。它集成了由 N 溝道功率 MOSFET 組成的全橋,工作電壓範圍為 2.7V 至 18V。MP6508A 可用作監控攝像機中的直流電機驅動器,通過可靠的電機控製實現傾斜、平移和變焦等基本功能。
MP6508A 采用小尺寸 QFN-16 (3mmx3mm) 封裝,背麵帶散熱焊盤以幫助散熱。考慮到攝像機需要在各種室內或室外環境中運行,小尺寸與散熱能力至關重要。
圖 1 顯示了 MP6508A 的典型應用電路。
圖1: MP6508A典型應用電路
智能門鎖
MP6614 是一款 H 橋電機驅動器,它可以驅動一台直流電機、步進電機的一個繞組或其他負載。該器件通過驅動鎖定結構中的可逆電機來實現電子智能鎖的鎖定動作。MP6614 具有內部電流采樣電路以及逐周期電流調節和限製功能,因此不需要低歐姆分流電阻器。
圖 2 所示為 MP6614 的典型應用電路。
圖2: MP6614典型應用電路
螺線管驅動器
MPQ6612A-D-AEC1 是另一款 H 橋電機驅動器,可用於螺線管驅動器,實現對直流電機、步進電機和其他負載的精確控製。MPQ6612A-D-AEC1 的可逆電機驅動功能通過管理 H 橋的輸入信號來啟用和禁用螺線管驅動器。該器件可用於信息娛樂係統以及汽車顯示係統(包括導航、抬頭顯示和儀表盤)。
圖 3 顯示了 MPQ6612A-D-AEC1 的典型應用電路。
圖3: MPQ6612A-D-AEC1典型應用電路
結語
本文回顧了電機各個運行階段電氣參數的變化,以及針對異常運行情況進行保護的重要性;還介紹了 MPS 針對常見應用的電機驅動器解決方案,包括監控攝像機、智能門鎖和螺線管驅動器,這些方案分別采用了 MP6508A、MP6614 和 MPQ6612A-D-AEC1。
如需了解更多信息,請參閱 MPS 豐富的電機驅動器和電機控製器產品。MPS 提供可用於打印機的步進電機驅動器、可用於玩具的有刷直流電機驅動器以及可用於電動工具的無刷直流驅動器(BLDC驅動器)。
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