三星電子在確定電池缺陷導(dǎo)致火災(zāi)時(shí)將召回 250 萬(wàn)部 Galaxy Note 7 智能手機(jī)。此次召回可能會(huì)影響智能手機(jī)供應(yīng)鏈,但也會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的安全問(wèn)題。 從歷史上看,鋰離子電池在筆記本電腦、電動(dòng)汽車、懸浮滑板和飛機(jī)上都出現(xiàn)過(guò)問(wèn)題——最引人注目的是 2013 年的波音 787。
電動(dòng)和混合動(dòng)力汽車的設(shè)計(jì)人員致力于提高能量轉(zhuǎn)換效率,這些設(shè)備具有緊湊的封裝和高熱可靠性電力電子模塊的組裝,并降低了開關(guān)損耗。
在本文第一部分了解了 BLDC 電機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理后,了解可用于電機(jī)可靠運(yùn)行和保護(hù)的電機(jī)控制選項(xiàng)變得很重要。根據(jù)所服務(wù)的功能,電機(jī)控制可分為以下類別: · 速度控制 · 扭矩控制 · 電機(jī)保護(hù)
電氣設(shè)備通常具有至少一個(gè)電機(jī),用于將物體從其初始位置旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)。市場(chǎng)上有多種電機(jī)類型可供選擇,包括感應(yīng)電機(jī)、伺服電機(jī)、直流電機(jī)(有刷和無(wú)刷)等。根據(jù)應(yīng)用要求,可以選擇特定的電機(jī)。然而,當(dāng)前的趨勢(shì)是大多數(shù)新設(shè)計(jì)正在轉(zhuǎn)向無(wú)刷直流電機(jī),即俗稱的 BLDC 電機(jī)。
硅和碳化硅中的 IGBT 和 MOSFET 以類似方式驅(qū)動(dòng)。該器件在 10-20 V 的柵極驅(qū)動(dòng)下開啟,通常關(guān)閉至 0 V 或負(fù)電壓以實(shí)現(xiàn)更高的功率水平。分立增強(qiáng)型 GaN 器件通常需要 5-7 V 的柵極驅(qū)動(dòng),并且可能還需要負(fù)電壓來(lái)關(guān)閉它們。如果沒有正確優(yōu)化,性能和可靠性都會(huì)受到影響。這是因?yàn)椋m然 GaN 是一種先進(jìn)材料,但分立 GaN FET 確實(shí)有一個(gè)致命弱點(diǎn):一個(gè)必須小心驅(qū)動(dòng)的柵極節(jié)點(diǎn)。如果柵極上的電壓過(guò)低,則 FET 沒有完全導(dǎo)通,因此導(dǎo)通電阻和損耗都很高。如果電壓太高,可能會(huì)損壞柵極。
歐盟大約有 80 億臺(tái)電動(dòng)機(jī)在使用,消耗了歐盟生產(chǎn)的近 50% 的電力。由于提高效率和減少碳足跡是政府和行業(yè)的主要目標(biāo),因此存在多項(xiàng)舉措來(lái)降低這些電機(jī)的耗電量。例如,許多家用電器能源標(biāo)簽的全球標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)降低能耗以及可聽和電氣噪聲等來(lái)影響電器的設(shè)計(jì)。另一個(gè)例子是歐洲引入了工業(yè)電機(jī)的效率等級(jí),有效地切斷了低效率電機(jī)的市場(chǎng)。
我們將考慮一個(gè)為永磁電機(jī)供電的全控變流器,并了解電機(jī)如何從一個(gè)方向的全速再生制動(dòng),然后反向加速到全速。我們?cè)诮Y(jié)尾處原則性地研究了這個(gè)過(guò)程,但在這里我們探討了使用變流器饋電驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)它的實(shí)用性。我們從一開始就應(yīng)該清楚,在實(shí)踐中,用戶所要做的就是將速度給定信號(hào)從全正向更改為全反向:驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換器中的控制系統(tǒng)從此開始負(fù)責(zé)。它的作用和方式將在下面討論。
到目前為止,我們默認(rèn)轉(zhuǎn)換器的輸出電壓與電機(jī)消耗的電流無(wú)關(guān),僅取決于延遲角 a。換句話說(shuō),我們將轉(zhuǎn)換器視為理想的電壓源。 在實(shí)踐中,交流電源具有有限的阻抗,因此我們必須預(yù)期電壓降取決于電機(jī)消耗的電流。也許令人驚訝的是,電源阻抗(主要是由于變壓器中的電感漏抗)在轉(zhuǎn)換器的輸出級(jí)表現(xiàn)為電源電阻,因此電源電壓降(或調(diào)節(jié))與電機(jī)電樞電流成正比.
可以看出,隨著負(fù)載轉(zhuǎn)矩的減小,會(huì)出現(xiàn)電流紋波的最小值接觸零電流線的點(diǎn),即電流達(dá)到連續(xù)電流和非連續(xù)電流的邊界。發(fā)生這種情況的負(fù)載也取決于電樞電感,因?yàn)殡姼性礁?,電流越平?即紋波越小)。因此,不連續(xù)電流模式最有可能在具有低電感的小型機(jī)器(特別是從兩脈沖轉(zhuǎn)換器饋電時(shí))和輕載或空載條件下遇到。
整流橋的基本操作已在之前中討論過(guò),現(xiàn)在我們轉(zhuǎn)向直流電機(jī)在受控整流器提供“直流”電源時(shí)的行為問(wèn)題。 無(wú)論如何,在我們看到的電樞電壓波形不能被認(rèn)為是良好的直流電,因此質(zhì)疑將這種看起來(lái)令人不快的波形提供給直流電機(jī)是否明智也不是不合理的。
晶閘管直流驅(qū)動(dòng)器仍然是一種重要的速度控制工業(yè)驅(qū)動(dòng)器,特別是在與直流電機(jī)電刷(比較感應(yīng)電機(jī))相關(guān)的較高維護(hù)成本是可以容忍的情況下。受控(晶閘管)整流器為電機(jī)電樞提供低阻抗可調(diào)“直流”電壓,從而提供速度控制。
擴(kuò)頻是一種與開關(guān)穩(wěn)壓器相關(guān)的技術(shù),可抑制來(lái)自感興趣頻帶的不需要的噪聲,并將其推入噪聲不會(huì)干擾系統(tǒng)的區(qū)域,或者更容易處理的區(qū)域。
系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片或 SBC 是一種集成電路 (IC),它結(jié)合了系統(tǒng)的許多典型構(gòu)建塊,包括收發(fā)器、線性穩(wěn)壓器和開關(guān)穩(wěn)壓器。雖然這些集成設(shè)備可以在許多應(yīng)用中提供尺寸和成本節(jié)約,但它們并非在所有情況下都適用。
汽車車身控制模塊 (BCM) 是管理眾多車輛舒適性、便利性和照明功能的電子控制單元,包括門鎖、車窗、鐘聲、關(guān)閉傳感器、內(nèi)部和外部照明、雨刷和轉(zhuǎn)向信號(hào)燈。具體來(lái)說(shuō),BCM 監(jiān)控不同的驅(qū)動(dòng)器開關(guān)并控制汽車中相應(yīng)負(fù)載的電源。
最新的節(jié)能計(jì)劃要求待機(jī)功耗低于 75mW 和 100mW。一些行業(yè)領(lǐng)先的計(jì)劃正在獎(jiǎng)勵(lì)將待機(jī)功耗保持在 30mW 以下的產(chǎn)品。在追求無(wú)后備電源的過(guò)程中,我們?cè)谀睦镄鎰倮? 業(yè)界已經(jīng)確立,任何低于 5mW 的功率都被視為“零功率”待機(jī)損耗。該定義由國(guó)際電工委員會(huì) (IEC) 62301 第 4.5 條提出。