隨著節能成為范圍關注的焦點，電機設計的能效也日益成為一個引人關注的問題。電機驅動產品不斷配合行業發展的趨勢，幫助設計人員提升能效、降低能耗、提高可靠性、減少元件數量等等，在實現節能方面發揮著積極的作用。 （恒溫泵）

    電機市場發展趨勢

    歷經百(bai)年的發展(zhan)，電機的應用(yong)領(ling)域已(yi)非常廣泛。安(an)森美半(ban)導體的電機驅(qu)動產品覆蓋的汽車及工(gong)業等(deng)領(ling)域的應用(yong)，正是電機市場主要趨勢的一個(ge)縮(suo)影(ying)。

    首先是汽車(che)電(dian)氣化的趨勢，即(ji)汽車(che)制造商用(yong)集成的高能(neng)效(xiao)電(dian)機傳(chuan)統(tong)內(nei)燃(ran)引擎動(dong)(dong)力，通常是用(yong)無刷直(zhi)(zhi)流（BLDC）電(dian)機皮帶和齒輪驅動(dong)(dong)，用(yong)于引擎蓋下的輔助元件，如泵(beng)、閥、供(gong)暖(nuan)及(ji)空(kong)調、風扇等。由(you)于BLDC電(dian)機具有(you)相當優(you)異的性能(neng)，也(ye)開始進入(ru)傳(chuan)統(tong)上采(cai)用(yong)有(you)刷直(zhi)(zhi)流（BDC）電(dian)機方案的其他(ta)應用(yong)。

    另(ling)一個趨(qu)勢是應(ying)用(yong)裝(zhuang)配(pei)率的提升增加了電機(ji)的安裝(zhuang)數量，如(ru)電機(ji)化供暖通風空調(diao)（HVAC）氣瓣控制(zhi)（主(zhu)要(yao)用(yong)于(yu)有(you)刷直流及(ji)單極步進電機(ji)）也開始(shi)應(ying)用(yong)于(yu)較低(di)端汽車的HVAC系統。

    BLDC電(dian)(dian)機(ji)在工業及電(dian)(dian)信中的(de)應用也越(yue)來越(yue)普遍。典型應用包括風(feng)扇、鼓風(feng)機(ji)、泵及壓縮機(ji)。BLDC電(dian)(dian)機(ji)的(de)能(neng)(neng)效(xiao)比交流電(dian)(dian)機(ji)或開關(guan)磁(ci)阻電(dian)(dian)機(ji)更(geng)高。BLDC電(dian)(dian)機(ji)能(neng)(neng)實現低成本變速應用，特別是用于集成了無傳感器換(huan)相(xiang)算(suan)法(fa)，從而能(neng)(neng)夠省(sheng)卻外部(bu)傳感器。

    節能趨勢對(dui)電(dian)機驅(qu)動應用的新要(yao)求

    能(neng)源成(cheng)本(ben)通常是電機整個(ge)壽命周期成(cheng)本(ben)zui主要的部分。因此，采用更的電機可以節約大量能(neng)源。

    節能(neng)(neng)趨勢(shi)對電(dian)機(ji)(ji)驅(qu)動(dong)的(de)(de)新(xin)要求包括(kuo)幾(ji)個方(fang)面，其一，能(neng)(neng)效(xiao)是由所選(xuan)擇的(de)(de)電(dian)機(ji)(ji)技(ji)術及電(dian)機(ji)(ji)結構決(jue)定的(de)(de)，因此要求選(xuan)擇能(neng)(neng)將電(dian)能(neng)(neng)轉換為機(ji)(ji)械(xie)能(neng)(neng)的(de)(de)比例提(ti)升至zui高的(de)(de)電(dian)機(ji)(ji)。其次(ci)，要選(xuan)擇可以將驅(qu)動(dong)器的(de)(de)功耗降至zui低并提(ti)高能(neng)(neng)效(xiao)的(de)(de)驅(qu)動(dong)電(dian)路。其三(san)，要通(tong)過提(ti)升電(dian)機(ji)(ji)驅(qu)動(dong)智能(neng)(neng)來(lai)實(shi)現優化的(de)(de)能(neng)(neng)耗方(fang)案。

    此外，一(yi)些應(ying)用(yong)還要(yao)求系統(tong)中不(bu)使(shi)(shi)用(yong)有刷電(dian)機（使(shi)(shi)用(yong)步(bu)進或無刷直流電(dian)機）；而使(shi)(shi)用(yong)無傳(chuan)感(gan)(gan)器換相（不(bu)使(shi)(shi)用(yong)電(dian)位計或霍爾傳(chuan)感(gan)(gan)器反饋）、嵌入(ru)運動控制(zhi)算法（用(yong)于(yu)低(di)(di)動力(li)應(ying)用(yong)），將能(neng)(neng)效(xiao)提到zui高，降低(di)(di)可(ke)聽噪聲，改善電(dian)磁干擾(rao)（EMC）性能(neng)(neng)等(deng)。另外，還有一(yi)些應(ying)用(yong)需要(yao)將驅(qu)動電(dian)路與電(dian)機緊(jin)鄰布(bu)設在機電(dian)致(zhi)動器上(shang)，并通過總線（LIN、I2C等(deng)）連(lian)接至*控制(zhi)單元。

    安森美半導體提高(gao)電機設(she)計能(neng)效的(de)創新解決方(fang)案

    在快速(su)、及動態(tai)的(de)動作(zuo)控制應用中，步進電機是越(yue)來(lai)越(yue)普及的(de)一種(zhong)選(xuan)擇。隨著電機技術(shu)的(de)發展，智能(neng)驅動器/控制器標準(zhun)產品（ASSP）也涌現出(chu)來(lai)，能(neng)夠地驅動這(zhe)(zhe)些(xie)電機。這(zhe)(zhe)些(xie)器件為設(she)計人員提供(gong)了更加靈(ling)活的(de)方案，開創(chuang)了創(chuang)新功能(neng)的(de)空間，并發現了許(xu)多新的(de)應用。

    1.雙(shuang)極步進電機驅動及控制(zhi)器

    安(an)森美半導體開發的(de)AMIS-3062x系(xi)列(lie)的(de)AMIS-30623就是驅動(dong)(dong)機電致(zhi)動(dong)(dong)器(qi)中的(de)雙極步進電機的(de)驅動(dong)(dong)及(ji)控(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)。這款產品嵌(qian)入了有限(xian)狀態機及(ji)針對先進前照燈系(xi)統（AFS）系(xi)統要(yao)求(qiu)定制(zhi)(zhi)的(de)本(ben)地互連(lian)網(wang)絡（LIN）指令集。該(gai)器(qi)件(jian)集成了非傳(chuan)感(gan)控(kong)制(zhi)(zhi)檢測功能(neng)，能(neng)提高可靠性，減(jian)少元(yuan)件(jian)數(shu)量和(he)板上空間(jian)，降低產品成本(ben)。AMIS-30623專(zhuan)為遠程及(ji)多軸定位應用而設計(ji)，非傳(chuan)感(gan)控(kong)制(zhi)(zhi)檢測功能(neng)的(de)設計(ji)者能(neng)輕易完成的(de)定位校準及(ji)半封閉式的(de)循環(huan)操作(zuo)。

    AMIS-30623的LIN接口(kou)使其適用于(yu)需要連接遠程LIN主(zhu)機(ji)的機(ji)械電子解決方案。這(zhe)款產品(pin)的目標(biao)應(ying)用包括前照(zhao)燈級測量、自動HVAC設(she)計、監(jian)控(kong)攝像頭控(kong)制、專(zhuan)業照(zhao)明設(she)備及工業機(ji)器人等。AMIS-30623的工作溫度(du)均為-40℃至125℃，可(ke)傳輸高達800 mA的可(ke)編程電流。芯片(pian)上(shang)的定位控(kong)制器可(ke)依(yi)監(jian)控(kong)類型、定位范圍(wei)和參(can)數的不(bu)同而修改配置。這(zhe)款產品(pin)還(huan)具(ju)備電流保持(chi)特性。圖1是AMIS-30623的框圖。

    安森美半導體(ti)的(de)(de)AMIS-30624步進電(dian)機(ji)驅(qu)動器也可用于可移動式拍(pai)攝(she)全(quan)景-上下擺動-放(fang)焦變(bian)大（PTZ）保安攝(she)像機(ji)應用。該器件通(tong)過I2C總(zong)線以簡(jian)單的(de)(de)微控制器驅(qu)動3個電(dian)機(ji)。該拓撲結(jie)構支持極緊湊的(de)(de)攝(she)像機(ji)設計，有助于降低成本及提供的(de)(de)工作。

    AMIS-3062x單芯片(pian)解決方案(an)的核心是一個數字運(yun)動(dong)控(kong)制器(qi)和(he)一個H橋布(bu)局(ju)的50mA至(zhi)800mA雙極兩相步進電機驅動(dong)器(qi)。這種驅動(dong)器(qi)提(ti)供(gong)微(wei)步進（micro-stepping）操作，因此不再需要在速度、噪聲和(he)共振導致(zhi)的失步（step loss）之(zhi)間進行權衡(heng)。運(yun)動(dong)控(kong)制器(qi)提(ti)供(gong)可(ke)編(bian)程(cheng)(cheng)峰值電流，采(cai)用20kHz PWM電流控(kong)制方案(an)。它還集(ji)成(cheng)了系統通信接口(kou)，有LIN或(huo)I2C接口(kou)可(ke)供(gong)選擇(ze)。在包括汽車(che)工業在內的遠程(cheng)(cheng)或(huo)分布(bu)式應用中(zhong)，LIN架構(gou)可(ke)以減少布(bu)線和(he)改(gai)善EMC性能。配有I2C的器(qi)件(jian)更適合在獨(du)立PCB上與本地微(wei)處(chu)理(li)器(qi)一起用作外圍設備。

    該系列器件(jian)的主要優點是，所有(you)針(zhen)對應(ying)用(yong)的運動控制功能都可以在廠內進(jin)行預編程(cheng)，明顯減少了(le)工(gong)程(cheng)師的編碼工(gong)作。如果選擇器件(jian)的閃(shan)存版本，還可以在開發應(ying)用(yong)及之后測試和(he)調試軟件(jian)時進(jin)行再編程(cheng)。這將顯著加(jia)快(kuai)設(she)計更新的速度。

    2.步(bu)進電(dian)機(ji)的(de)動(dong)態控制

    隨著步(bu)進電機(ji)(ji)出現在越(yue)來越(yue)多的(de)(de)應用場合(he)，設計人員也(ye)在繼續追求高精度的(de)(de)定位。此外(wai)，其高能(neng)效、高性能(neng)及(ji)逐漸(jian)縮小的(de)(de)尺寸等特性，也(ye)使(shi)其對紡織機(ji)(ji)、機(ji)(ji)器(qi)人、計算機(ji)(ji)數控(kong)(kong)銑雕機(ji)(ji)等設備的(de)(de)吸引力與(yu)日俱增。安(an)森美半導體的(de)(de)AMIS-305xx系列(lie)就(jiu)是用于(yu)需要動態(tai)控(kong)(kong)制(zhi)步(bu)進電機(ji)(ji)系統的(de)(de)ASSP，它能(neng)夠以(yi)SPI接口(kou)提供可變電機(ji)(ji)電流控(kong)(kong)制(zhi)，進而實現的(de)(de)動態(tai)控(kong)(kong)制(zhi)。

    AMIS-305xx系列集(ji)成了轉(zhuan)換(huan)器(qi)，將連續步長轉(zhuan)換(huan)為所(suo)需的(de)線(xian)圈(quan)電流（可(ke)通過查找表(biao)或其他方式）。該(gai)系列還集(ji)成了采(cai)用(yong)H橋配置的(de)驅動器(qi)晶體管、反(fan)激(ji)二極(ji)管、經PWM的(de)片(pian)上穩流，以及多種(zhong)保護電路。圖2是AMIS-30522應用(yong)框圖。

    該系列IC包含兩個內置(zhi)H橋，能夠以(yi)zui高(gao)達1600mA的電(dian)流(liu)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)(dong)雙相步(bu)進電(dian)機。速(su)度(du)(du)和(he)(he)負載角(jiao)輸出使主微控(kong)制器能夠檢測(ce)阻轉(zhuan)轉(zhuan)子(zi)和(he)(he)運(yun)行結束狀況，而無(wu)需(xu)額外的開關(guan)、霍爾（Hall）傳感器或光(guang)學編碼(ma)器。除了(le)停轉(zhuan)檢測(ce)，這些功(gong)能還允許(xu)設計人員為微控(kong)制器編程，以(yi)計算轉(zhuan)子(zi)位置(zhi)，并按要(yao)求動(dong)(dong)(dong)(dong)態調節電(dian)流(liu)或速(su)度(du)(du)，以(yi)防止失步(bu)。它還實現(xian)了(le)微步(bu)進，能夠消除終(zhong)點停止的噪聲(sheng)和(he)(he)震動(dong)(dong)(dong)(dong)，并在無(wu)需(xu)添加元(yuan)件的情況下提升運(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)控(kong)制的度(du)(du)和(he)(he)可(ke)靠(kao)性(xing)。

    在(zai)構建加工、汽(qi)車、安全和建筑(zhu)自動化應用(yong)時，工程師(shi)不必再擔心運動算法(fa)中(zhong)的(de)(de)(de)動力學設計，因為這些(xie)均(jun)已嵌入在(zai)ASSP中(zhong)。他們只需設計電(dian)機(ji)的(de)(de)(de)總體運動，而(er)相關IC可(ke)以實(shi)現無傳感器失(shi)速檢測等(deng)先進特性，從而(er)更進一步簡化設計人(ren)員的(de)(de)(de)工作，加快產品上市時間。此外，這些(xie)新的(de)(de)(de)微型(xing)步進電(dian)機(ji)驅動器還可(ke)使設計人(ren)員用(yong)zui少的(de)(de)(de)元件(jian)和zui低的(de)(de)(de)材料成(cheng)本快速而(er)簡便地完成(cheng)動態運動應用(yong)。

    3.其他電(dian)機驅動控(kong)制解(jie)決方案(an)

    安(an)森美半導體的(de)(de)(de)NCV770x系列驅(qu)動器也(ye)常用(yong)于驅(qu)動HVAC電子控制單(dan)元(yuan)中的(de)(de)(de)氣(qi)瓣。這(zhe)個系列半橋驅(qu)動器提供(gong)了高性價比的(de)(de)(de)方案，可以用(yong)串聯或并(bing)聯方式(shi)驅(qu)動多個有(you)刷(shua)直(zhi)流電機，同時也(ye)*了壽命周期內(nei)可靠性、診斷、電池供(gong)電瞬態等方面的(de)(de)(de)汽車標準。

    總(zong)結

    節能是一個(ge)總的趨勢，電(dian)(dian)機驅動(dong)(dong)器也正(zheng)趨于(yu)成為大(da)批量通用產(chan)品(pin)，而降低每個(ge)電(dian)(dian)機驅動(dong)(dong)器的成本(ben)及減小方案尺(chi)寸(cun)則是主要的動(dong)(dong)力。市場將會(hui)在的控(kong)制方式(shi)和成本(ben)之間獲得一個(ge)動(dong)(dong)態平衡。

    根據戰略重(zhong)點和對系(xi)統需求(qiu)的(de)(de)理解，尤其是(shi)客戶(hu)的(de)(de)需求(qiu)，安森美(mei)半導體采用定制(zhi)方(fang)法(fa)為客戶(hu)提(ti)供從ASSP到客戶(hu)集成(cheng)電(dian)路（ASIC）的(de)(de)不同(tong)方(fang)案(an)。這(zhe)些(xie)解決(jue)方(fang)案(an)將(jiang)幫助中國(guo)市場上的(de)(de)消費電(dian)子、工(gong)業(ye)控(kong)制(zhi)和汽車電(dian)子領域的(de)(de)電(dian)機應用設計人員獲得更(geng)(geng)高的(de)(de)效率(lv)、更(geng)(geng)長的(de)(de)壽命(ming)、更(geng)(geng)佳的(de)(de)故障控(kong)制(zhi)，使電(dian)機逐步實現了小型化、率(lv)、低噪聲和更(geng)(geng)高的(de)(de)可靠性。

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