意法半導體:通用電機與步進電機控制方案
2020-11-25 電子發燒友意法半導體:通用電機與步進電機控制方案
灰色天空 發表於 2013-02-26 17:00:26
意法半導體擁有強大的、面向電機控制應用的產品組合。 運轉順暢和高效率推動了電機控制的發展。 面向PMSM、PMAC和感應電機（其採用高性能微控制器、功率電晶體與高壓柵極驅動器IC）的磁場定向控制（FOC）軟體的發展滿足了對更高效率的需求。 對於功率較低的應用而言，面向步進電機的新型高集成度控制器/驅動器IC可以為步進電機實現更順暢的運轉和更高的定位精度。
通用電機通用電機屬於串勵電機，可由AC或DC電源供電。 由於勵磁（定子）繞組與電樞（轉子）繞組串聯，所以任一極性的電流都會產生方向相同的轉矩。 由於2個繞組內的電流和磁場同時反轉，所以在AC電源供電的情況下，電機運轉良好。 通用電機的優點在於起動轉矩高、設計緊湊、運行速度快和成本低。 它們被用於眾多消費類產品（例如電功工具和小家電），功率通常低於1馬力。
很多應用直接由帶或不帶速度控制功能的AC電源供電。 利用DC電源為電機供電具有一定的優勢，特別是在電機具有速度控制功能的時候。 利用DC斬波器或者PWM驅動器，電機的峰值電流比由具有可控矽整流控制功能的AC電源驅動的配置要低得多，所以電機產生的熱量就低得多。
反轉電機轉動方向要求改變與電樞繞組相對的勵磁繞組內的電流方向。
通用電機高頻PWM驅動器
利用DC電源驅動通用電機時，可以利用電機的脈寬調製驅動器實現速度控制。 插入DC總線低端、由微控制器驅動的單個電晶體可以輕鬆實現速度控制。
然而，與DC電機不同，不能利用H橋進行方向控制。 大多數需要雙向操作的應用都會轉而採用DC電機。
脈寬調製 （PWM） 技術 （也稱斬波驅動） 用於調整作用於電機的電壓。 通過 PWM 佔空比的變化，可以調整電機的有效電壓。 與相位角驅動相比，斬波驅動需要採用輸入整流器 （如果採用交流電源供電）、功率開關和關斷時保持電機電流續流的快速功率二極體組成更為複雜的功率級。 與相位角分化相比，PWM 調製的優點是效率高、可聞噪聲低並具有更為出色的 EMC 特性，但會影響電刷使用壽命。
通用電機控制交流驅動器
這類電機一般用於不需要連續運轉模式的交流應用。 交流通用電機驅動電路採用相位角極化技術控制轉速。 這種方法由改變加給電機的 RMS 電壓組成。 這種情況下，電壓是雙向開關三極體（Triac）點火角的函數。 ACST 系列開關器件高換向能力可以快速改變點火角。 導通角 （α），即點火角，理論變量為0°至180°。 ST 提供廣泛的產品選擇，滿足這種應用各方面的要求，幫助您實現高度可靠的穩定性目標。
步進電機
在最簡單的形式下，永磁和混合式步進電機可以認為是一種轉子上附有1個永磁體、定子上附有2個線圈的電機。 通過改變定子上繞組內電流的方向來運轉電機。 電流方向每變一次，定子的磁場就會發生改變，轉子就會轉動起來以便與之對齊。 電流每變一次，電機就前進一步。 步進電機配置的不同主要在於驅動電機所用的步進順序和驅動電機所需的電路拓撲。 步進電機可以按整步、半步和微步進模式進行驅動。
步進電機2相雙極驅動器
雙極步進電機中的電流可沿兩個方向流動，二相電機中的兩個繞組需要採用全橋轉換器分別驅動。
步進電機驅動電路一般以開關模式工作，並包括電流控制電路，用以按預定分布控制繞組中的電流。 半步和整步模式下，電流分布為方波，而微步模式下，電流分布接近正弦波。 雙極步進電機需要採用整流橋。
步進電機3相和5相雙極驅動器
多相步進電機採用大量相位，以減少振動，儘管製造成本比較高。 步進電機驅動電路一般以開關模式工作，並包括電流控制電路，用以按預定分布控制繞組中的電流。 半步和整步模式下，電流分布為方波，而微步模式下，電流分布接近正弦波。
多相雙極步進電機需要採用多個整流橋。
步進電機單極驅動器
單極步進電機中，所有定子繞組共享公共端子，每個繞組的自由端子分別連接獨立功率開關，電流沿一個方向在電機繞組中流動。
步進電機驅動電路一般以開關模式工作，並包括電流控制電路，用以按預定分布控制繞組中的電流。 半步和整步模式下，電流分布為方波，而微步模式下，電流分布接近正弦波。
採用開關陣列驅動單極步進電機效率更高。
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>控制電動機，它將電脈衝信號轉變為角位移，即給一個脈衝，步進電機就轉一個角度，因此非常合適單片機控制，在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決於脈衝信號的頻率和脈衝數，而不受負載變化的影響，電機則轉過一個步距角，同時步進電機只有周期性的無累積誤差，精度高。 -
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