半導(dǎo)體集成的各種選項為基于同步電機的分布式智能小型驅(qū)動方案催生出日益豐富的應(yīng)用。它們包括無刷直流電機(BLDC)、永磁同步電機(PMSM)和步進電機。因其技術(shù)優(yōu)勢和提高了的效率,此類電機正在許多現(xiàn)有的應(yīng)用中取代有刷電機。汽車就是個好例子。 

典型汽車零部件必須具有如下特性：低系統(tǒng)成本、小巧、輕便、可靠且。同樣重要的是，還要減少廢氣排放及降低燃料消耗。需能驅(qū)動多種電機這樣一個驅(qū)動理念，加之對效率、系統(tǒng)設(shè)計和網(wǎng)絡(luò)選項等的要求,都對執(zhí)行器電子設(shè)計產(chǎn)生重大影響。 

無刷直流電機市場 

在美國有很多BLDC制造商。許多公司仍然專注于諸如有刷直流電機、步進電機等技術(shù)。但是它們中的許多家也都在生產(chǎn)BLDC電機作為新產(chǎn)品開發(fā)的基礎(chǔ)。盡管已有許多BLDC電機制造商,尤其是生產(chǎn)小型BLDC的,但市場上，尚沒有很多集成控制電子方案。有能力能低成本地將智能電子與BLDC電機整合在一起的廠家尚不容易找到。 

采用BLDC電機技術(shù)的市場在擴大。諸如燃料或水泵、空調(diào)(采暖通風(fēng)和空調(diào))、曲面光、大燈調(diào)平及許多其它汽車功能,正在從有刷直流電機或步進電機技術(shù)轉(zhuǎn)為BLDC電機技術(shù)。當然,這不能一般性地證明有刷直流電機或步進電機都將被BLDC電機技術(shù)取代。但電機控制電子與電機本身相比，太過昂貴這個主要論點，正一天天失去說服力。此外,BLDC電機的優(yōu)點可以顯著強化其它系統(tǒng)屬性(見表1)。因此,可以預(yù)見向智能運動控制這樣一個變革終將到來。 

無刷直流電機的優(yōu)勢 

與其它電機技術(shù)相比，BLDC電機有若干優(yōu)勢,總列在表1。
表1:BLDC 電機優(yōu)勢一覽 

從有刷直流過渡到無刷直流電機的問題? 

當審視包括有刷直流電機(BDC)的運動控制系統(tǒng)時,很明顯,其控制不像無刷直流電機那么復(fù)雜。簡言之：控制有刷直流電機，只要給個電壓，電機就會運轉(zhuǎn)。對BLDC電機控制系統(tǒng)缺少經(jīng)驗的工程師經(jīng)常擔心在轉(zhuǎn)用BLDC電機技術(shù)時會有困難,即使他們了解BLDC的優(yōu)勢。復(fù)雜的電子系統(tǒng)及需對該系統(tǒng)編程被認為是個障礙。因電子換向?qū)е碌妮^高成本通常被認為是個“奇葩”。 

但從BDC過渡到BLDC并非困難重重。采用Micronas的HVC 4223F單片方案，電子電路可以相當簡單。 

在下例中給出的方案中,連HVC 4223F在內(nèi)，只需13個器件。例如，如果系統(tǒng)已經(jīng)包含電路板,則對BOM影響不大。在許多情況,由于更率，可以選用更小電機。執(zhí)行器也可以更小，從而進一步降低材料成本(電機、外殼、齒輪等)。 

此外,可對采用HVC 4223F的BLDC控制系統(tǒng)進行特定編程,使其從外面看與BDC電機無異,也只有VBAT和GND兩個電源連接。因此,可在不改變整個系統(tǒng)設(shè)計的前提下，對現(xiàn)有運動控制系統(tǒng)進行升級。另外，長期看，可通過諸如網(wǎng)絡(luò)和/或診斷功能等，對系統(tǒng)進行改進?，F(xiàn)有的應(yīng)用筆記與演示軟件可提供足夠用的功能，所以客戶不需要從頭開始設(shè)計。 

用于zui大化系統(tǒng)集成和靈活驅(qū)動系統(tǒng)的單片架構(gòu) 

Micronas的新型高壓控制器(HVC)能支持系統(tǒng)擁有高度集成的電機驅(qū)動電路以發(fā)揮現(xiàn)代永磁激勵直流電機的性能潛力。HVC 4223F是一款集成的、內(nèi)置所有必要外圍模塊、可直接驅(qū)動永磁同步電機/BLDC電機和雙相步進電機的微計算機系統(tǒng)。外圍模塊的編程能力和用戶定義軟件支持針對不同驅(qū)動系統(tǒng)的屬性和特征，以實施*適配。 

驅(qū)動方案集成度的不斷增加,使PMSM/BLDC的低功率/重量比(W/kg)成為可能,并影響功耗(功率/熱管理)、驅(qū)動電路的靈活性和所選的驅(qū)動方式以及診斷選項。電子的高集成密度要求借助基于特定目標的功率管理對熱工況進行適配。新的HVC系列產(chǎn)品提供的許多功能,可地實現(xiàn)這種適配。 

根據(jù)不同應(yīng)用和操作模式調(diào)適電機激勵 

汽車執(zhí)行器使用不同驅(qū)動的概念要求能輕易地匹適電機功率橋,以及該橋是如何激勵的。HVC 4223F以其可配置的zui終輸出級、*集成和可編程的外圍模塊、及一款強大的Cortex-M3內(nèi)核，地解決了這個問題。它集成了6個 n/n半橋(包括充電泵)。通過對輸出管腳進行適當?shù)碾娐愤B接及對軟件進行配置，這些半橋可適用于不同電機類型。 

EPWM-Module(增強脈寬調(diào)制)支持針對不同操作模式和類型的電機的被動和主動自由環(huán)(free-wheeling)電流模式(異步/同步整流)(見表2)。集成的電流測量和D/A轉(zhuǎn)換器允許編程標稱電流值(例如電流控制的微步進)。在沒使用傳感器的PMSM/BLDC電機中,轉(zhuǎn)子位置反饋信號可通過比較器和集成星點參考發(fā)送,或通過采用霍爾傳感器/編碼器實現(xiàn)。另外,對步進電機來說，可選擇通勤模式(commuted mode)以實現(xiàn)更高轉(zhuǎn)速。對步進電機進行調(diào)適以滿足不同工作模式(全/半歩、波驅(qū)動、微步、通勤)也是可能的或可編程的。