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    鋰電池供電的無刷直流電機設計考慮

    文章出處: 人氣:發表時間:2020-01-02 18:53

      消費者祈看電池供電產物具有優良的靠得住性并延伸電池操縱壽命,如手持電動器械、便攜式醫療擺設或家庭主動化產物。跟著這些產物的商場敏捷增進,成立商們先河采取新一代鋰離子電池(Li-ion)供電的無刷直流(BLDC)機電。

      無刷直流機電額外合適于須要高靠得住性、高惡果和高功率密度的行使。因為沒有電刷磨損和更調,無刷直流機電的靠得住性額外高。以是,其預期壽命明顯高于有刷機電,從而年夜年夜延伸產物的操縱壽命。

      從另外一方面看,鋰電池已通常行使于各類消費電子產物,如智高手機平寧板電腦等。鋰電池以其優良的能量密度和靜態電荷犧牲怠緩的特質,成為用處最廣的電池之一。鋰電池不但用于消費電子產物,并且正正在愈來愈眾的行使于過往采取鉛酸蓄電池的產物,如高爾夫球車、 電動割草機等。

      新型鋰電池供電的無刷機電事務年光長,產物靠得住性更高,從而鼓吹了電池供電的電動產物商場的揚。很眾產物正正在舉行這類新電池的進級,搜羅手鉆、鏈鋸、飽風機等電池供電器械,和小型電動車輛(電動自行車和輪椅)和不中中斷電源等。

      這些新產物還須要更新驅動MOSFET的橋式驅動器,以哄騙各類效力,同時刪除其共同集成式的BLDC電念頭與鋰電池發生的題目。極度是,新型橋式驅動器供應的立異平和效力,可防衛機電負載再生減速時代電池充電失落控致使鋰離子電池毀傷和破壞,進一步延伸電池和眾節鋰電池供電產物的操縱壽命。

      鋰離子電池的高能量密度是優于其他電池手藝(如鎘鎳、鎳氫或鉛酸電池)的一個首要上風。時時境況下,鋰電池能量密度是其它電池手藝的兩到三倍。能量密度高能夠減小電池組尺寸,減輕手持電動器械的重量并進一步小型化。其它,正在不彌補原有電池組尺寸或重量的境況下,能夠延伸電動自行車或輪椅等的事務年光。

      只是,高能量密度的鋰電池并不是沒有行使方面的題目。鋰電池不是咱們時時對電池通曉意思上的電壓源。鋰電池內部電感相當高(100-500nH),致使采取PWM手藝驅動機電時發生較著的紋波電壓。輕易的管理手腕是正在MOSFET橋彌補足夠電收留,但因為遭到空、本錢的限度,沒法采取這類技巧。

      除空有限外,PCB組織桎梏也是很眾操縱電池供電的手持電動器械的首要題目。正在少少行使中,橋臂跨接很小的電收留也會使橋途發生主要的電壓紋波。以18-20V的鋰電池為例,年夜負載條目下,采取最小限定收留量橋接電收留的鋰電池谷值電壓年夜概低至5V,峰值電壓則高達36V。另外一個研討要素是過載時代的事務條目,如轉子停轉,這類境況下,電池電壓會降低到額外低的值。這些例子中,哀求支配器(而不是驅動器)可以或許決計若何對這些盡頭事務條目做出回響反映。

      采取BLDC機電有眾個源由。BLDC機電最年夜轉速(RPM)首要受轉子組織限度,而有刷直流機電的轉速首要受電刷自己的限度。年夜片面行使采取減小傳動比的技巧,將機電轉速下降到行使所需的轉速。因為無刷直流機電的轉速要比有刷機電速良眾倍,以是經由過程響應調解傳動比,物理尺寸對比小的無刷直流電性能夠發生一樣的轉速和效用扭矩。無刷直流機電的另外一個明顯長處是肅清了電刷磨損及其發生的主要電磁攪擾(EMI)。正在延伸事務年光方面,無刷直流機電的較著上風是惡果高,平常優于同類有刷直流機電150%以上。

      無刷直流機電也有其本身的行使題目:首要是驅動電途彌補了龐雜性(參睹圖1)。單向有刷機電驅動行使中,只須要一個MOSFET橋途。雙向有刷機電驅動須要兩個橋途。而無刷直流機電縱然單向行使也須要三個橋途。這類龐雜性的提升哀求減小體積或采取高效力集成電途,以刪除元器件數目、物料清單(BOM)本錢、節儉有用空,更加是正在空受限的行使境遇下,如電池供電的電鉆。

      1.因為年夜片面機電驅動行使的橋途驅動器須要較低的偏置電流,支配器(通常是數字旌旗燈號經管器(DSP)或微支配器)一樣須要較低的偏置電流,以是集成線性穩壓器(LDO)并帶有使能支配用以支撐橋驅動器的事務電壓是須要的,橋途驅動器為12VDD,支配器為3.3VCC。

      3.擔保超低靜態電流,以刪除電池電耗。理思境況下,可采取睡眠形式,當存正在橋途電壓,而行使不事務時,確保封閉驅動器。

      4.正在電池電壓低至5V的條目下擔保橋途不中中斷運轉。這能夠經由過程~4.2V欠壓鎖定來竣工。古板橋途驅動器UVLO類型值為7.5V。

      5.必需具有相位節點(HS)的高剎那負偏壓耐受材干。橋途FET開合電流逐步提升已成為機電驅動的一種趨向(200A)。跟著開合電流提升和非理思PCB構造組織的桎梏,減小PCB寄生電感釀成的HS 引腳負瞬態高壓攻擊是PCB打算的難點。

      6.正在豪爽行使中必需最年夜限定減小封裝尺寸,以節儉布板空??s小封裝還便于將驅動器安排正在接近FET的職位,減緩PCB構造欠佳帶來的題目。

      7.驅動器橋途額定電壓應到達50V ,擔保電池電壓正在36V條目下還能靠得住運轉。

      因為可以或許明顯地延伸鋰電池供電擺設的電源操縱年光和產物滿堂壽命,橋途驅動器極度合適用于新一代BLDC電念頭驅動器。方今商場上,加強電池續航材干、擺設操縱壽命和高靠得住性的產物成為消費者的重要遴選。新型橋途驅動器支撐鋰電池供電的BLDC機電,滿意并優于商場需求。

      Intersil HIP2100半橋驅動器自1995年推出從此已為體例打算職員通常采取。因為不須要散熱器、可采取低本錢MOSFET、易用、高效的HIP2100半橋驅動器成為打算操縱的卓異器件,靠得住下降各類外形和尺寸打算的功耗。十年前,公司推出新的加強散熱惡果的小型封裝,切合那時為確保體例永遠靠得住性而哀求的高壓節點之0.6mm距的程序。2014年,這一長達幾十年的產物系列舉行了又一次進級,推出了HIP2103/4半橋、全橋驅動器,事務電壓5V至50V,可助助明顯延伸眾節鋰離子電池供電擺設的電源操縱年光和產物滿堂壽命。新型HIP2103和HIP2104橋途驅動器可修設的拓撲組織支撐半橋、全橋和三相機電驅動的行使。合作伙伴,鋰電池供電的無刷直流電機設計考慮

    此文關鍵字:無刷直流電機驅動
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