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TI电机驱动技术改善人们的生活
内容简介:大多数步进电机存在过零失真及电感放电失真等问题,而TI集成的电机驱动,将MCU集成到电机内部,所有的运动性能皆受控制,因此会非常平滑均匀,且整个控制接口会非常简单。
  舞台上的炫彩灯光,旋转摄像头,取款后自动打印凭条的ATM机。..抽丝剥茧般看去,众多形形色色随手可触的机器背后,电机驱动器正扮演着重要的角色。
  庞大的应用市场吸引厂商驻足流连。日前,TI中国区市场开发高性能模拟产品业务拓展经理信本伟在活动上谈到,“TI的大多数产品广泛应用于硬盘、光驱、喷墨打印机、汽车、工业等方面,2010年我们将所有做马达的部分全部放在一起,成立了电机驱动事业部,全力进军大众市场。”

  信本伟表示,随着技术的不断发展,市场对电机驱动亦提出了新的要求——安全性、能效、智能算法,而TI凭借丰富的产品线及近20年成功经验,积极应对挑战,满足市场需求。

TI电机驱动器系列
  集成之路有蓝海 TI打造高安全性解决方案
  信本伟表示,“在做马达驱动的时候TI也有诸多考量,究竟是做市场上这种分开的还是做集成的,最后大家统一了一个思想,就是我们要做高度整合的解决方案,将驱动器、MOS管、保护电路、控制开关、算法全部集中在一起。”
  而这样做的好处也是显而易见的:1、有效减小PCB尺寸,缩减BOM;2、高集成度能有效提升可靠性、安全性;3、无需分立方案设计。

  TI集成电机产品具备明显体积优势。
  “对于电机而言,尤其是用于工业或汽车领域的电机产品,对可靠性要求非常高,因此我们在整个设计里,基本上能在市面上看到的保护电路我们全部都集成了。尽管增加了部分成本,但产品安全性也会非常高。拿日常生活中较为常见的卷发棒来说,曾经有客户不做击穿保护,结果击穿后马达死锁,尽管电流不会传到手上,但头发却卷在上面拿不下了。”信本伟如是说。
  TI的电路保护包括过流/短路保护、过热保护、欠压闭锁以及击穿保护。
  过电流保护:信本伟指出,很多人认为做一个线圈之间的保护,电源便短路了,但实际上仍有电流,而TI对地、电源及线圈之间的短路等情况都设有过流保护。此外,TI还设有单管保护。“每个功率管实际都需要单独保护。大多数离散器件的整个保护电路就只管总的一级,当你一个MOSFET烧掉以后再连着烧第二个MOSFET之后,发现电流有变化才会去做保护,但那时已经晚了。我们在每一个门级电路上,每一个功率管上都会加所谓限流限压的保护,这是很重要的。”

  短路保护:以TI DRV88xx而言,当正常电流发生短路时,在400纳秒会恢复到9A的回路电流,随后在3微秒左右做出实时反应,避免器件烧毁。“如果超过了50微秒,保护便失去了意义,因此关断必须在10-15微秒之内。”

  过热保护(热关断):热关断设计板子的温度、马达温度、IC温度等,因此会有很多热敏电阻进行监控,以确保正常工作。“TI在部分产品会增加预判,一般预判温度会比热关断阀值低大概20—30度左右的保险温度。”

  欠压闭锁:晶片会自行持续监测供电电压值,当电压过低时输出端被设置成高阻抗状态,确保H桥接正常运作状态,否则会导致短路烧毁。
  击穿保护:同一个半桥的上低侧绝不允许同时打开,为了避免此现象的发生,高侧关断和低侧导通之间人为的增加一段延时(停滞时间)。停滞时间越长H桥接的运作越安全,但同时线性度和效率也越差。“现在国家非常关注能效比,而交流电机的线性度非常差,且效率低于10%,未来直流电机将成趋势。”
  信本伟强调,与离散元器件相比,集成IC的另一大优势是抗干扰能力强。众所周知,每个离散元器件的精度不一样,在大规模生产、元器件采购的时候误差率会导致较高的漂移率,而集成IC的一致性会更好。
  先进工艺兼算法,TI造就差异化优势
  信本伟指出,TI有两个较牛的先进工艺,一是更低的RDSON,TI可以将IC内阻做到100毫欧以下,另一个则是PowerPad。“它的底部有个散热片,直接贴在PCB上面,靠背面的地,就是背面的铜箔做散热,这样可以节省客户散热片的功能。”

  而谈及算法,信本伟表示,大多数步进电机存在过零失真及电感放电失真等问题,而TI集成的电机驱动,将MCU集成到电机内部,所有的运动性能皆受控制,因此会非常平滑均匀,且整个控制接口会非常简单。目前TI的DRV10系列在市场上应用非常广泛。“最新一代的24V三相位无传感器BLDC电机驱动器DRV10983已经投入量产。”
  信本伟进一步强调,选择三相的其中一个原因是源于TI的三相直流电机180°驱动技术。众所周知,三相最基本的是一相120度,存在稳定性差、噪声较大等问题,而180°驱动技术会有重叠区,转起来十分平稳,协调起来十分简单。

  多年来,TI凭借丰富的电机产品及先进工艺力拓各大应用领域,无所不在的TI电机驱动器正在不断改善人们的生活。

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