各種半導(dǎo)體集成技術(shù)為基于同步電機(jī)的分布式智能小型驅(qū)動解決方案提供了層出不窮的應(yīng)用機(jī)會。這些同步電機(jī)包括了無刷直流電機(jī)(BLDC)、永磁同步電機(jī)(PMSM)和步進(jìn)電機(jī)。由于它們的技術(shù)優(yōu)勢和不斷提高的效率，這些電機(jī)正在替代許多現(xiàn)有應(yīng)用中的有刷電機(jī)。汽車就是一個很好的例子。 典型的汽車元件必須滿足低系統(tǒng)成本、小型化、輕型化和可靠的要求，并具有很高的效率。減少尾氣排放和降低燃料消耗也很重要。與寬范圍電機(jī)一起工作的驅(qū)動概念的需求以及對效率、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和聯(lián)網(wǎng)選項(xiàng)的特殊要求，對執(zhí)行器電路有很大的影響。   無刷直流電機(jī)市場   美國有大量的無刷直流電機(jī)(BLDC)制造商。大多數(shù)公司仍然專注于有刷直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等電機(jī)技術(shù)，但其中許多公司已經(jīng)將BLDC電機(jī)作為新產(chǎn)品開發(fā)的基礎(chǔ)。雖然市場上有許多BLDC電機(jī)制造商，特別是微型BLDC電機(jī)的制造商，但市場上并沒有很多一體化的控制電子解決方案。能夠制造內(nèi)置智能電路的BLDC電機(jī)而且采用低成本方法的公司在市場上仍是鳳毛麟角。   BLDC電機(jī)技術(shù)的普及率正在提升。許多汽車功能，比如油泵或水泵、采暖通風(fēng)與空調(diào)(HVAC)、彎道照明、頭燈調(diào)節(jié)等等，都在從有刷直流電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)技術(shù)轉(zhuǎn)換為BLDC電機(jī)技術(shù)。是的，這并不能說明所有有刷直流電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)都將轉(zhuǎn)換為BLDC電機(jī)技術(shù)。但與電機(jī)本身價格相比電機(jī)控制電路價格太貴的主流觀點(diǎn)正在日益消退。另外，BLDC電機(jī)優(yōu)勢可以顯著增強(qiáng)其它系統(tǒng)屬性(參考表1)。因此，一場智能電機(jī)控制的革命大幕即將開啟。   無刷直流電機(jī)的優(yōu)勢   與其它競爭性的電機(jī)技術(shù)相比，無刷直流電機(jī)有諸多優(yōu)勢，見表1所示。   表1，無刷直流電機(jī)優(yōu)勢小結(jié)   從有刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)換為無刷直流電機(jī)面臨的問題？   觀察包括有刷直流電機(jī)(BDC)在內(nèi)的運(yùn)動控制系統(tǒng)會很明顯地發(fā)現(xiàn)，控制的復(fù)雜性要低于無刷電機(jī)(BLDC)電機(jī)。簡言之，你只需要給有刷電機(jī)加上電，它就可以開始工作了。在BLDC電機(jī)控制系統(tǒng)方面缺乏經(jīng)驗(yàn)的工程師經(jīng)常害怕他們會難以轉(zhuǎn)到BLDC電機(jī)技術(shù)，即使他們知道BLDC的優(yōu)勢所在。這種系統(tǒng)的復(fù)雜電路和編程被認(rèn)為是攔路虎。另外，由于電子換向而導(dǎo)致的較高系統(tǒng)成本也經(jīng)常被認(rèn)為是影響B(tài)LDC普及的一個因素。   然而，從有刷電機(jī)轉(zhuǎn)換到無刷電機(jī)并沒有想象中那么困難。借助Micronas公司HVC 4223F單芯片解決方案，電路可以做得相當(dāng)簡單。   下面這個例子概括介紹了一種解決方案，這種方案只需包括HVC4223F在內(nèi)的13個元件。如果系統(tǒng)已經(jīng)包含有PCB，那么對物料清單(BOM)的影響是不大的。在許多情況下，我們可以使用更小的電機(jī)，因?yàn)檫@些電機(jī)具有更高的效率。執(zhí)行器也可以更小，從而進(jìn)一步減小物料成本(電機(jī)、外殼和齒輪等)。另外，在某種程度上，采用HVC4223F設(shè)計(jì)的BLDC控制系統(tǒng)在經(jīng)過編程后，可以使它從外面看就好像是有刷電機(jī)一樣——只需連接VBAT和地提供電源即可。因此，現(xiàn)有的運(yùn)動控制系統(tǒng)無需改變完整的系統(tǒng)設(shè)計(jì)就能升級。而從長期來看，這種系統(tǒng)還可以進(jìn)一步改進(jìn)，比如增加聯(lián)網(wǎng)功能和/或診斷功能等。消費(fèi)者不必從頭開始做軟件開發(fā)，因?yàn)楝F(xiàn)有的應(yīng)用筆記和演示軟件可以提供足夠的功能。   旨在實(shí)現(xiàn)最高系統(tǒng)集成度和靈活驅(qū)動系統(tǒng)的單芯片架構(gòu)   新的Micronas高壓控制器(HVC)允許使用采用高集成度電機(jī)驅(qū)動電路的系統(tǒng)達(dá)到現(xiàn)代永勵直流電機(jī)的性能。HVC 4223F是一款集成的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，含有可直接驅(qū)動PMSM/BLDC電機(jī)和雙極步進(jìn)電機(jī)所必要的外設(shè)模塊。這些外設(shè)模塊的編程功能和用戶定義的軟件允許最佳匹配不同驅(qū)動系統(tǒng)的性能和屬性。   由于使用了低功耗/重量比(W/kg)的PMSM/BLDC電機(jī)，驅(qū)動解決方案的集成度越來越高，因此影響到功耗(功率/熱管理)、驅(qū)動電路的靈活性和所選的驅(qū)動，以及診斷選擇。高集成度的電路要求通過特定目標(biāo)功耗管理來適應(yīng)熱工作條件。新的HVC系列提供的許多功能正好支持這種適應(yīng)性。   針對不同應(yīng)用和工作模式調(diào)整的電機(jī)激活   在汽車執(zhí)行器中不同驅(qū)動概念的使用要求方便地適應(yīng)電機(jī)電源電橋和橋的激活方式。HVC 4223F通過可配置的最終輸出級、高集成度和可編程的外設(shè)模塊以及功能強(qiáng)大的ARMCortex?-M3?內(nèi)核來精準(zhǔn)地解決這個問題。HVC 4223F中集成了6個n/n半橋(包括充電泵)。通過適當(dāng)?shù)妮敵鲆_電路布線和軟件配置，這些半橋可以很好地適應(yīng)電機(jī)類型。