單相 BLDC 電機驅動設計的軟件接口

在 PCIM 期間，Power Integrations 展示了嵌入式“C”代碼應用程序、庫和控制 GUI，使設計人員能夠使用該公司的 BridgeSwitch 無刷直流 （BLDC） 電機驅動器 IC 精確控制和調整單相電機。在接受《電力電子新聞》采訪時，Power Integrations 高級營銷經理 Cristian Ionescu-Catrina 強調了每個電機驅動器的新生態(tài)設計如何進入消費領域?！靶路ㄒ?guī)增加了效率挑戰(zhàn)：要求洗碗機的效率提高 30%，歐盟的目標是到 2035 年節(jié)能 $20B，”Ionescu-Catrina 說。這使我們能夠通過新的解決方案簡化故障診斷和設計，以更低的可聽噪聲和精確控制滿足市場需求，并由 BLDC 電機作為單相應用中成本優(yōu)化的解決方案提供支持。

BridgeSwitch BLDC 電機驅動 IC 通過集成、靈活的半橋支持新興市場需求，該半橋無需散熱器即可驅動高達 400 W。BridgeSwitch 通過硬接線保護和整個逆變器的監(jiān)控來驅動單相或三相電機。Ionescu-Catrina 指出，電機控制應用的設計需要復雜的解決方案，而在硬件和軟件上簡化流程是所有設計人員的要求。目前，軟件示例適用于特定的電機，并且沒有用于定制的內置機制。此外，傳統(tǒng)的逆變器解決方案缺乏診斷功能，依賴軟件通過符合 IEC-60730 的安全等級 B，比硬件解決方案需要多兩到三個月的時間進行認證。

“客戶需要帶有軟件示例和設計工具的整體解決方案，”Ionescu-Catrina 說。“電機控制應用需要定制 ［并］ 擁有最佳操作區(qū)域；比例積分回路需要配置；PWM 頻率和熱規(guī)格各不相同；需要快速平穩(wěn)的啟動。

“例如，在圖 1 中，在 x 軸上，您有氣流；在 y 軸上，您有氣壓，并且每種類型的風扇都有一個最佳運行區(qū)域，”他詳細說明。“因此，要使風扇進入該運行模式，定制和調整是必要的。因此必須優(yōu)化電機；它們必須經過調整才能在該最佳操作區(qū)域內運行，這需要設計人員付出巨大的努力。設計人員還必須考慮其他用例，例如涉及比例積分控制常數的速度控制。而這也需要Kp參數等配置。此外，許多設計人員還希望從內存和帶寬的角度優(yōu)化 MCU，以最大限度地減少 PCB 空間和熱量。所有這一切都可以通過 Power integrations 今年在 PCIM 上展示的新軟件實現?！?/p>

圖 1：電機控制應用需要定制。（來源：Power Integrations）

無刷電機

BLDC 電機比有刷電機提供更高的效率和可靠性。它們越來越多地用于家用電器和消費電子產品。隨著這些應用的效率標準不斷提高，還需要更好的電源轉換技術來最小化總功率損耗并簡化設計。驅動器是 BLDC 控制的基本元件。它是一種功率放大器，產生電壓輸出來驅動H橋電路的大電流高側和低側IGBT柵極。

為了滿足未來的需求，Power Integrations 在 PCIM 上展示了使用 BridgeSwitch 系列的單相電機系統(tǒng)設計的新 GUI，適用于高達 400 W 的 BLDC 電機。這款高壓半橋電機的效率為 99.2%，無需散熱器，并減少軟件認證時間和費用。Power Integrations 的 BridgeSwitch 驅動器系列具有先進的快速恢復外延二極管場效應晶體管 （FREDFET），具有集成的無損電流檢測功能。

通過接口，現在可以控制電機的啟動和停止，以及保護參數，無需任何外部儀器即可監(jiān)控電機的狀態(tài)。圖 2 顯示了界面允許您編程的可能狀態(tài)列表及其布局。BridgeSwitch Motor-Expert 軟件降低了 BLDC 驅動器的成本和復雜性。

圖 2：新 GUI 的功能和布局（來源：Power Integrations）

圖 3：系統(tǒng)架構示例——傳感器控制（來源：Power Integrations）

“該界面允許您實時對多種配置進行所有更改，”Ionescu-Catrina 說?！懊看芜M行更改時，微控制器及其軟件中的配置都會更新。無需重新編譯，一切都是實時發(fā)生的?！?/p>

該界面還使用戶能夠可視化系統(tǒng)操作，顯示數據狀態(tài)，包括電流、速度、狀態(tài)、電流誤差和速度誤差。軟件界面中的診斷字段提供對逆變器和電機運行的深入了解。

新軟件附帶用于恒速和恒轉矩操作的即用型應用示例，所有這些都符合 IEC6730 A 類標準。GUI 可以與示例和文檔一起下載。當然，控制系統(tǒng)仍然需要 MCU（圖 3）。

該軟件符合靜態(tài) （MISRA） 和動態(tài)性能分析，涵蓋延遲、抖動和執(zhí)行時間。它只需要 14 kB 代碼存儲器和 5 kB SRAM，適用于具有小存儲器容量的微控制器?！　?/p>