ZHCAC27A June   2020  – May 2022 DRV8300

 

  1.   摘要
  2.   商标
  3. 1电机注意事项以及为何选择无刷直流电机?
  4. 2电机驱动器架构
    1. 2.1 栅极驱动器与集成式 FET 驱动器:电源、电压和电流要求
    2. 2.2 三种用例:速度、扭矩或位置:
    3. 2.3 控制方法:陷波、正弦或 FOC
      1. 2.3.1 梯形波
      2. 2.3.2 正弦波
      3. 2.3.3 磁场定向控制
    4. 2.4 有传感器与无传感器
      1. 2.4.1 带传感器
      2. 2.4.2 无传感器
    5. 2.5 电流检测放大器
    6. 2.6 接口
    7. 2.7 功率集成
    8. 2.8 100% 占空比支持
  5. 3德州仪器 (TI) 的无刷直流电机驱动器
    1. 3.1 栅极驱动器:DRV8x 和 DRV3x 系列
      1. 3.1.1 DRV8x 系列
      2. 3.1.2 DRV3x 系列
    2. 3.2 集成式 MOSFET:DRV831x 系列
    3. 3.3 控制和栅极驱动器:MCx 系列
    4. 3.4 完全集成:MCx831x 和 DRV10x 系列
      1. 3.4.1 MCx831x 系列
      2. 3.4.2 DRV10x 系列
  6. 4结论
  7. 5修订历史记录

控制和栅极驱动器:MCx 系列

图 3-6 MCx 系列的控制和栅极驱动器架构

TI 的 MCx 系列控制和栅极驱动器将控制功能集成到驱动器中,让器件在无需 MCU 协助的情况下即可使电机旋转。集成控制可实现通过可编程 EEPROM 进行无代码梯形和磁场定向控制,以及通过 I2C 或硬件接口配置设置。控制和栅极驱动器器件适用于大于 70W 的电机驱动系统,可为传统上使用外部 MCU 进行传统电机控制的系统提供更小的 BOM 尺寸。这些器件需要外部 N 型功率 MOSFET 和 1 个或多个电流检测电阻器,以便实现精确的梯形或磁场定向控制。

MCx 器件中的控制器可实现通过模拟输入、具有不同占空比和频率的 PWM 输入或速度命令进行速度控制。MCx 系列器件可以采用 I2C、SPI 或硬件接口,以便支持各种低成本 MCU 进行配置。电机控制的所有阶段都具有可配置性,包括预启动、启动、开环、闭环和电机停止。为了协助配置设置,GUI 和调优指南可用于评估。

MCF(集成磁场定向控制)器件提供多种独特的功能。电机参数提取工具 (MPET) 会自动执行电机识别,以便确定电机电阻、电感和磁通等电气参数以及惯性矩和摩擦系数等机械参数。此外,MCF 器件会使用确定的机械和电气参数来自动调整 PI 控制器增益,以便实现速度和扭矩调节和稳定性。

MCT(集成梯形控制)器件支持高达 3kHz 的电气频率,启动时间小于 50ms,减速时间小于 150ms。控制算法支持 120° 和 150° 电流调制以提高声学性能,并包含超前角调节以优化电机效率。此外,MCT 器件还包括主动消磁功能,以便减少低电感电机的功率损耗。

表 3-1 MCF 和 MCT 器件中突出显示的控制功能
MCF 器件(集成磁场定向控制) MCT 器件(集成梯形控制)
使用电机参数提取工具 (MPET) 离线测量电机参数 支持高达 3kHz 的电气频率
5 点可配置速度配置文件支持 非常短的启动时间(< 50ms)
通过自动死区时间补偿提高了声学性能 快速减速 (< 150ms)
在室温下,内部时钟精度为 3%、外部时钟基准精度为 1% 的速度环路 支持 120° 或 150° 调制,以改善声学性能
自动调优的扭矩和速度 PI 控制器增益 主动消磁支持减少功率损耗
展频和压摆率,用于降低 EMI 超前角调节以优化效率

MCx 器件包括过热、过压、欠压、过流、逐周期电流限制等驱动器故障保护功能。此外,还提供针对 IPD、MPET、异常速度/BEMF、电机锁定、速度/扭矩饱和等的控制器故障保护功能。最后,MCx 器件可能包含电源集成选项,例如 LDO、可调节降压稳压器和具有涓流电荷泵架构的集成自举(用于高侧 MOSFET 增强)。