单相电机驱动器工作原理（单相驱动器接线图）

作者：毛里齐奥迪保罗埃米利奥

在PCIM 期间，Power Integrations 展示了嵌入式“C”代码应用程序、库和控制GUI，使设计人员能够使用该公司的BridgeSwitch 无刷直流(BLDC) 电机驱动器IC 精确控制和调整单相电机。 Power Integrations 高级营销经理Cristian Ionescu-Catrina 在接受《电力电子新闻》采访时强调了每个电机驱动器的新生态设计如何进入消费领域。 Ionescu-Catrina 表示：“新法规增加了效率挑战：洗碗机的效率必须提高30%，欧盟的目标是到2035 年节省200 亿美元的能源。” “这使我们能够通过新的解决方案简化故障排除和故障排除，该解决方案旨在通过更低的可听噪声和精确控制来满足市场需求，由BLDC 电机驱动，作为单相应用中成本优化的解决方案。

BridgeSwitchBLDC 电机驱动器IC 通过集成的灵活半桥满足新兴市场的需求，无需散热器即可驱动高达400 W 的功率。 BridgeSwitch 通过硬连线保护和监控整个逆变器来驱动单相或三相电机。 Ionescu-Catrina 指出，电机控制应用的设计需要复杂的解决方案，并为所有硬件设计人员简化了硬件和软件流程。目前，软件示例适用于特定电机，没有内置的定制机制。此外，传统逆变器解决方案缺乏诊断功能，只能依靠软件来通过IEC-60730 B级安全认证，比硬件解决方案需要多两到三个月的时间。

“客户需要带有软件示例和设计工具的交钥匙解决方案，”Ionescu-Catrina 说。 “电机控制应用需要定制并具有最佳的操作范围；需要配置比例积分环； PWM 频率和热规格各不相同；需要快速、平稳的启动。

“例如，在图1 中，x 轴上有气流；在x 轴上，有气流。在y 轴上有气压，每种类型的风扇都有一个最佳工作区域，”他详细介绍道。 “因此，为了让粉丝进入这种操作模式，必须对它们进行定制和调整。因此必须对电机进行优化。它们必须调整为在最佳工作区域中工作，这需要设计人员付出巨大的努力。设计人员还必须考虑其他用例，例如使用比例积分控制常数的速度控制。而这还需要Kp参数等配置。此外，许多设计人员还希望从内存和带宽角度优化MCU，以最大程度地减少PCB 空间和热量。 Power Integration 今年在PCIM 上展示的新软件使这一切成为可能。”

图1：电机控制应用需要定制。 （来源：Power Integrations）

无刷直流电机

BLDC 电机比有刷电机更高效、更可靠。它们越来越多地用于家用电器和消费电子产品。随着这些应用的效率标准不断提高，还需要更好的功率转换技术来最大限度地降低总体功耗并简化设计。驱动器是BLDC 控制的基本元件。它是一种功率放大器，可产生电压输出来驱动H 桥电路的高电流高侧和低侧IGBT 栅极。

为了满足未来的需求，Power Integrations 在PCIM 上展示了一款用于单相电机系统设计的新GUI，其中包含适用于高达400 W BLDC 电机的BridgeSwitch 系列。这种高压半桥电机的效率为99.2%，无需散热器，并减少软件认证时间和费用。 Power Integrations 的BridgeSwitch 驱动器系列采用先进的快速恢复外延二极管场效应晶体管(FREDFET)，并具有集成无损电流感应功能。

通过该接口，现在可以控制电机的启动和停止以及保护参数，从而无需任何外部仪表即可监控电机的状态。图2 显示了界面允许您进行编程的可能状态列表及其布局。 BridgeSwitch Motor-Expert 软件可降低BLDC 驱动器的成本和复杂性。

图2：新GUI 的功能和布局（来源：Power Integrations）

图3：系统架构示例- 传感器控制（来源：Power Integrations）

“该界面允许您实时对多种配置进行所有更改，”Ionescu-Catrina 说。 “每次进行更改时，微控制器及其软件中的配置都会更新。无需重新编译，一切都可以实时进行。”

该界面还使用户能够可视化系统操作，显示数据状态，包括当前、速度、状态、当前错误和速度错误。软件界面中的诊断字段可帮助您了解变频器和电机的运行情况。

新软件附带了用于恒速和恒扭矩操作的即用型应用示例，所有这些都符合IEC6730 A 类标准。 GUI 可以与示例和文档一起下载。当然，控制系统仍然需要MCU（图3）。

该软件符合静态(MISRA) 和动态性能分析，涵盖延迟、抖动和执行时间。它仅需要14 kB 代码存储器和5 kB SRAM，使其适合存储容量较小的微控制器。

编辑：hfy