[導(dǎo)讀]注：原載于電子產(chǎn)品世界，2021年10月27日??作者|?CristianIonescu-CatrinaPowerIntegrations高級產(chǎn)品營銷經(jīng)理??電機是目前世界上最大的電力消耗者，并且占比非常大。荷蘭能源研究中心(ECN)估計，全球發(fā)電量的45%是由電機消耗的。因此，...
電機是目前世界上最大的電力消耗者，并且占比非常大。荷蘭能源研究中心(ECN)估計，全球發(fā)電量的45%是由電機消耗的。因此，為了推動效率的提高，各國正通過立法手段來提高電機的效率標(biāo)準(zhǔn)。2021年7月，歐盟開始實施“電機和變速驅(qū)動裝置條例(EU) 2019/1781”，對之前被排除在標(biāo)準(zhǔn)之外的一些電機增加了最低效率限值，并縮短了為其他類型電機符合效率要求所預(yù)留的時間。此類法規(guī)顯示的趨勢很明顯——所允許的最低效率將隨著時間的推移不斷提高。新的電機設(shè)計應(yīng)盡可能的高效，以避免在其工作壽命結(jié)束前就被立法強制替換的風(fēng)險。
這些法律涵蓋了各種各樣的電機，從基礎(chǔ)設(shè)施泵中的大型電機到為PC風(fēng)扇供電的微型電機。尺寸不是唯一的考慮因素，電機的類型也很重要。以前，有刷直流電機被廣泛使用，但它們的效率相對較低，可靠性有限——電刷會隨著時間的推移而磨損，需要更換。在各種運轉(zhuǎn)速度和負(fù)載下，對更高的效率和更大的可靠性的需求，導(dǎo)致無刷直流(BLDC)電機在新設(shè)計中被廣泛采用。
無刷直流電機不需要電刷和換向器之間的物理接觸。這一步消除了摩擦引起的機械損耗，使無刷直流電機更適合長期使用。由于轉(zhuǎn)子不需要供電，因此無需電刷和滑環(huán)，換向器組件也簡化了結(jié)構(gòu)。這也使得無刷直流電機在更小的封裝內(nèi)，每瓦特輸出的扭矩比有刷直流電機更大。
無刷直流電機使用永磁體作為轉(zhuǎn)子，它與定子線圈產(chǎn)生的電磁場相互作用。這些線圈以精確的模式導(dǎo)通和關(guān)斷，以確保轉(zhuǎn)子有效轉(zhuǎn)動。這種模式由微控制器(MCU)算法決定，并使用嵌入電機的傳感器提供實時反饋以實現(xiàn)精確控制。微控制器向開關(guān)發(fā)送信號，控制通過線圈的電流。盡管微控制器控制給電機驅(qū)動器增加了一些復(fù)雜性，但它提供了更大程度的靈活性和精確性。
由于有關(guān)電機效率的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)針對的是整個電機組件的運行情況，因此必須使每個階段的運行達(dá)到最佳狀態(tài)，以盡量減少整體損耗。這包括用于為電機供電的逆變器。逆變器的性能受到熱量的限制。除了縮短逆變器的使用壽命外，當(dāng)驅(qū)動器過熱時，不良的熱性能會阻止逆變器向電機驅(qū)動器提供足夠的電流。解決散熱問題的典型方法是使用散熱片，或在某些情況下使用輔助風(fēng)扇，但這兩種解決方案都不太理想。兩者都會加大電機尺寸和重量，這不利于實現(xiàn)電機小型化，并且會增加BOM物料數(shù)、增加設(shè)計復(fù)雜性并降低設(shè)計的機械強度。
BridgeSwitch電機驅(qū)動器
Power Integrations (PI) 在開發(fā)用于離線功率變換和柵極驅(qū)動的高度集成的高壓IC方面擁有豐富的經(jīng)驗，能夠從兩個不同的方向解決這個問題。
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第一個方法是提供一種有效的架構(gòu)，最大限度地減少需要耗散的熱量。
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第二個方法是采用單獨的IC分別驅(qū)動各個相的電機繞組，以提供一個可擴展的解決方案，其靈活性足以支持單相和多相電機。每個驅(qū)動器的損耗所產(chǎn)生的少量熱量均勻分布于整個PCB上，而不是集中在某個集中發(fā)熱點。
這就是PI的BridgeSwitch?系列集成半橋(IHB)電機驅(qū)動器，適用于驅(qū)動同步電機(無刷直流或永磁同步電機(PMSM))以及異步電機(例如交流感應(yīng)電機)。
BridgeSwitch器件的效率可高達(dá)98.5%，適用于功率范圍為30W(典型IRMS=0.2A)至400W(典型IRMS=1.1A)的逆變器設(shè)計。BridgeSwitch IC集成了下管和上管驅(qū)動器、控制器、電平變換器和兩個N通道600V快速恢復(fù)外延型二極管FET(FREDFET)，并可提供無損耗的電流檢測功能。FREDFET具有極快恢復(fù)的體二極管，使其成為驅(qū)動電感負(fù)載的理想選擇。它們可顯著降低開關(guān)損耗，并具有軟恢復(fù)特性以減少EMI。
bridgeswitch schematic
BridgeSwitch IC可自行供電，允許使用更簡單的系統(tǒng)供電電源(例如PI的LinkSwitch?-TN2)來驅(qū)動微控制器?？梢允褂眯⌒头歉綦x驅(qū)動器，而不是傳統(tǒng)設(shè)計中的多路輸出隔離反激式方案，從而進一步縮減BOM、降低設(shè)計復(fù)雜性并減小電路板空間。內(nèi)部還集成逆變器診斷功能，可減少所需的傳感器數(shù)量和微處理器故障處理資源占比。BridgeSwitch IC集成了許多基于硬件的故障保護和外部系統(tǒng)級監(jiān)測功能。這種硬件方案不僅能提供比軟件保護更快的響應(yīng)，而且由于該架構(gòu)具有硬件方式實現(xiàn)的逐周期下管和上管過流保護以及板載監(jiān)測功能，因此更容易通過UL/IEC60730認(rèn)證。通過硬件方式實現(xiàn)這些功能，意味著滿足UL/IEC 60730的軟件要求從B級降低到A級，無需在軟件更新后重新認(rèn)證。
BridgeSwitch參考設(shè)計套件
為了讓設(shè)計更快地推向市場，PI還為BridgeSwitch產(chǎn)品系列開發(fā)了多款無刷直流電機參考設(shè)計套件(RDK)。新的參考設(shè)計可提供高達(dá)400W的輸出功率且無需散熱片，能夠支持具有更大RMS電流要求和高散熱要求的應(yīng)用，如壓縮機、吸油煙機以及家用和商用風(fēng)機和泵。
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RDK-851是一款使用BridgeSwitch IC BRD1260C的50W高壓無刷直流電機控制設(shè)計，適用于風(fēng)機應(yīng)用。這種具有控制輸入接口的三相逆變器可提供超過93%的效率。該設(shè)計采用直徑為88mm的PCB。
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RDK-852是一款三相無刷直流電機驅(qū)動器，適用于高達(dá)200W的泵應(yīng)用。該設(shè)計的PCB板尺寸為65mm x 50mm，并且使用BridgeSwitch IC BRD1263C，采用無傳感器磁場定向控制(FOC)方法。這款效率高達(dá)97%的解決方案還使用LinkSwitch-TN2 IC (LNK3204D)為電流檢測放大器供電，也可選擇為BridgeSwitch器件提供外部偏置供電。
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RDK-853是一款非常出色的300W壓縮機三相電機驅(qū)動解決方案，它在整個負(fù)載范圍內(nèi)的效率超過98%，并且采用95mm x 75mm的PCB。該方案使用BridgeSwitch IC BRD1265C和LinkSwitch-TN2 LNK3204D IC，它具有可提供瞬態(tài)相電流輸出信號的信號接口并可為每個BridgeSwitch器件提供故障報告，從而支持任何微控制器實現(xiàn)無傳感器FOC控制。
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PI還提供單相無刷直流電機驅(qū)動器參考設(shè)計。RDK-872是一款效率高達(dá)97%的70W設(shè)計方案。這款單相逆變器使用了兩個采用薄型表面貼裝封裝的BridgeSwitch BRD1261C IC，其裸焊盤能夠通過PCB進行散熱。
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RDK-873是一款效率高達(dá)95%的30W緊湊型無刷直流電機驅(qū)動器。逆變器功率級使用兩個BridgeSwitch BRD1260C電機驅(qū)動器IC，并且采用全橋逆變器設(shè)計。
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這些電路板都不需要散熱片。
為了進一步簡化設(shè)計過程，PI推出了Motor-Expert?，這是一款電機控制配置和診斷應(yīng)用程序，為所有參數(shù)和命令提供了圖形用戶界面，以及用于以串行模式與電機控制器交互的終端仿真器。Motion Scope（運行概覽）功能提供可實時查看的重要控制器變量的線性圖。
相關(guān)閱讀：1、PI發(fā)布Motor-Expert軟件，簡化無刷電機驅(qū)動設(shè)計
2、PI發(fā)布新型控制軟件，無刷直流驅(qū)動的成本和復(fù)雜度大幅降低
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LED驅(qū)動電源的輸入包括高壓工頻交流(即市電)、低壓直流、高壓直流、低壓高頻交流(如電子變壓器的輸出)等。
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驅(qū)動電源
在工業(yè)自動化蓬勃發(fā)展的當(dāng)下，工業(yè)電機作為核心動力設(shè)備，其驅(qū)動電源的性能直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。其中，反電動勢抑制與過流保護是驅(qū)動電源設(shè)計中至關(guān)重要的兩個環(huán)節(jié)，集成化方案的設(shè)計成為提升電機驅(qū)動性能的關(guān)鍵。
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工業(yè)電機
驅(qū)動電源
LED 驅(qū)動電源作為 LED 照明系統(tǒng)的 “心臟”，其穩(wěn)定性直接決定了整個照明設(shè)備的使用壽命。然而，在實際應(yīng)用中，LED 驅(qū)動電源易損壞的問題卻十分常見，不僅增加了維護成本，還影響了用戶體驗。要解決這一問題，需從設(shè)計、生...
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驅(qū)動電源
照明系統(tǒng)
散熱
根據(jù)LED驅(qū)動電源的公式，電感內(nèi)電流波動大小和電感值成反比，輸出紋波和輸出電容值成反比。所以加大電感值和輸出電容值可以減小紋波。
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LED
設(shè)計
驅(qū)動電源
電動汽車(EV)作為新能源汽車的重要代表，正逐漸成為全球汽車產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向。電動汽車的核心技術(shù)之一是電機驅(qū)動控制系統(tǒng)，而絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)作為電機驅(qū)動系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件，其性能直接影響到電動汽車的動力性能和...
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電動汽車
新能源
驅(qū)動電源
在現(xiàn)代城市建設(shè)中，街道及停車場照明作為基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，其質(zhì)量和效率直接關(guān)系到城市的公共安全、居民生活質(zhì)量和能源利用效率。隨著科技的進步，高亮度白光發(fā)光二極管(LED)因其獨特的優(yōu)勢逐漸取代傳統(tǒng)光源，成為大功率區(qū)域...
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發(fā)光二極管
驅(qū)動電源
LED
在LED照明技術(shù)日益普及的今天，LED驅(qū)動電源的電磁干擾(EMI)問題成為了一個不可忽視的挑戰(zhàn)。電磁干擾不僅會影響LED燈具的正常工作，還可能對周圍電子設(shè)備造成不利影響，甚至引發(fā)系統(tǒng)故障。因此，采取有效的硬件措施來解決L...
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LED照明技術(shù)
電磁干擾
驅(qū)動電源
開關(guān)電源具有效率高的特性,而且開關(guān)電源的變壓器體積比串聯(lián)穩(wěn)壓型電源的要小得多,電源電路比較整潔,整機重量也有所下降,所以,現(xiàn)在的LED驅(qū)動電源
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LED
驅(qū)動電源
開關(guān)電源
LED驅(qū)動電源是把電源供應(yīng)轉(zhuǎn)換為特定的電壓電流以驅(qū)動LED發(fā)光的電壓轉(zhuǎn)換器，通常情況下：LED驅(qū)動電源的輸入包括高壓工頻交流(即市電)、低壓直流、高壓直流、低壓高頻交流(如電子變壓器的輸出)等。
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隧道燈
驅(qū)動電源
LED驅(qū)動電源在LED照明系統(tǒng)中扮演著至關(guān)重要的角色。由于LED具有節(jié)能、環(huán)保、長壽命等優(yōu)點，使得LED照明在各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而，LED的電流、電壓特性需要特定的驅(qū)動電源才能正常工作。本文將介紹常用的LED驅(qū)動電...
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LED驅(qū)動電源
led照明
LED驅(qū)動電源是把電源供應(yīng)轉(zhuǎn)換為特定的電壓電流以驅(qū)動LED發(fā)光的電源轉(zhuǎn)換器，通常情況下：LED驅(qū)動電源的輸入包括高壓工頻交流(即市電)、低壓直流、高壓直流、低壓高頻交流(如電子變壓器的輸出)等。
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驅(qū)動電源
高壓工頻交流
崧盛股份9日發(fā)布投資者關(guān)系活動記錄表，就植物照明發(fā)展趨勢、行業(yè)壁壘等問題進行分享。植物照明未來市場需求廣闊崧盛股份指出，植物照明將會走向長期產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。主要原因有三：第一，LED植物照明賦能終端種植更具有經(jīng)濟價值。由于LE...
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崧盛股份
驅(qū)動電源
在當(dāng)今高度發(fā)展的技術(shù)中，電子產(chǎn)品的升級越來越快，LED燈技術(shù)也在不斷發(fā)展，這使我們的城市變得豐富多彩。 LED驅(qū)動電源將電源轉(zhuǎn)換為特定的電壓和電流，以驅(qū)動LED發(fā)光。通常情況下：LED驅(qū)動電源的輸入包括高壓工頻交流電(即...
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驅(qū)動電源
高壓直流
人類社會的進步離不開社會上各行各業(yè)的努力，各種各樣的電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代離不開我們的設(shè)計者的努力，其實很多人并不會去了解電子產(chǎn)品的組成，比如LED電源。
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低壓直流
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，LED技術(shù)也在不斷發(fā)展，為我們的生活帶來各種便利，為我們提供各種各樣生活信息，造福著我們?nèi)祟?。LED驅(qū)動電源實際上是一種電源，但是它是一種特定的電源，用于驅(qū)動LED發(fā)射帶有電壓或電流的光。 因此，LE...
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驅(qū)動電源
電流
LED燈作為一種新型節(jié)能和無污染光源，由于其特有的發(fā)光照明特性，在現(xiàn)代照明應(yīng)用中發(fā)揮著革命性的作用。作為 LED 照明產(chǎn)業(yè)鏈中最為核心的部件之一，LED 驅(qū)動電源的驅(qū)動控制技術(shù)所存在的可靠性低、成本高等典型問題一直制約著...
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驅(qū)動電源
隨著社會的快速發(fā)展，LED技術(shù)也在飛速發(fā)展，為我們的城市的燈光煥發(fā)光彩，讓我們的生活越來越有趣，那么你知道LED需要LED驅(qū)動電源嗎?那么你知道什么是LED驅(qū)動電源嗎?
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驅(qū)動電源
早前有新聞稱，Cree在2018年開始宣布轉(zhuǎn)型高科技半導(dǎo)體領(lǐng)域，并一邊逐漸脫離照明與LED相關(guān)業(yè)務(wù)，一邊持續(xù)投資半導(dǎo)體。在今日，Cree宣布與SMART Global Holdings, Inc.達(dá)成最終協(xié)議，擬將LED...
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