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电机控制:步进电机、直流无刷电机和永磁直流电机

通过世界编辑器设计|2015年10月21日

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由克里斯·弗朗西斯

到处都有电动机。例如,在过去,一辆汽车只有一个电机——用于启动——(如果你回溯到足够远的时候,甚至连这个都没有),现在他们有几十个。它们控制窗户、镜子、通风襟翼和引擎功能。现在甚至动力转向也经常是电动的。在照相机,打印机,家用电器中都有马达,在你可能认为没有马达的设备中也有风扇。选择电机驱动器首先要决定电机的类型。这将取决于电机需要做什么:控制位置或速度,小或大。功率、扭矩和速度将用于缩小选择范围。可用的电源也很重要——例如,市电或电池电源。在选择时,了解一些主要的电机类型是有帮助的。 Here are the most common DC motors:

步进电机
这些通过顺序激发绕组或一组绕组在不同的一系列步骤中移动。典型应用程序可能位于打印机或光学扫描仪中。它们可以在扫描仪中进行特征呼呼噪音。每次革命通常有20到200个阶段。它们的主要用途是用于定位而不是速度控制,尽管您也可以精确控制速度。您可以根据绕组的数量全面或半步。它们也可以通过改变电流通过绕组“微阶梯”,因此它们的电机将在通常是两步之间休息。电流通常由驱动电压的脉冲宽度调制(PWM)变化到绕组。一些驱动器具有可变的微步尺寸,每步具有高达256微的微步,而其他驱动器可能在每一步以16微秒固定。例如,半导体的LV8713T可以控制高达32个微步。 The mode is set by the MD1 and MD2 pins.

LV8713T

更复杂的设备是On Semiconductor的AMIS-30621。这不仅是一个微步驱动器,而且是一个位置控制器。你可以编程,加速,减速和速度,也可以编程位置限制。这从控制微处理器中删除了相当多的功能,这些功能只需要向AMIS-30621发出命令,大大简化了软件。

永磁直流电机
一种常见的,基本类型的直流电动机,现在正在取代无刷电机在许多应用。它们可以用于简单的运动或精确的速度和位置控制,其中有一些反馈机制。他们的刷子会磨损,在使用中会造成污染。火花和干扰在某些应用中也是一个问题。但它们操作简单,成本低廉,所以在某些应用中仍然很常见。改变电压或电流将改变负载下的速度和扭矩。PWM可以用来控制它们,比电压或电流的线性控制更高的功率效率。
拉丝电机不需要非常复杂的驱动程序。一个简单的开关或一个或多个mosfet连接到微控制器可能是您所需要的,但如果您使用某种分类的IC,您通常还有一些额外的功能,如电流限制和过温保护。

无刷直流电机
通过卸下刷子和分体式换向器,无刷电机需要一个驱动器,该驱动器将产生使电机旋转所需的移动磁场。通过电动机位置与电机上的霍尔传感器同步驱动器,或通过从电动机绕组传感后部EMF来实现。在永磁直流电动机上的优点是没有刷子磨损,没有火花,并且可能更少的干扰。霍尔效应位置传感器增加了电机的成本,因此无传感器驱动器对于低成本应用非常常见。更平滑,更安静的驱动器将使用正弦驱动器到绕组而不是简单的开关控制。功率驱动可以内置于电动机控制IC,或者它可以使用外部MOSFET以进行更高的驱动电流。一些较新的驱动芯片看起来很有趣LV8907UW从半导体。

LV8907UW

这些信息只是初步的,但它针对的是汽车应用,并有一个LIN(本地互连网络)接口。它驱动无传感器无刷电机,可以在独立模式下运行(不使用LIN接口),并具有PI(比例/积分)速度控制。


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