无刷电机：多种功能的单封装将起重要作用 

    相对于有百年历史的有刷电机而言，无刷电机更干净、纤小和轻便，并正在稳步快速

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地向前发展。对于它们稳定且不断增加的受欢迎程度，仅以 是时候了 来概括显然过于保

 

守。

    就在两年前，无刷电机还远比有刷电机昂贵。但受惠于设计技术和材料技术的进步，其
价格急剧降低。如今，两种电机技术之间的成本差异只有 10%。而最显著的转变则是设计
人员开始紧密结合工业应用进行工作。传统上，这被认为属于硬核式有刷电机的应用领域，

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因为 干净 的工作环境并不是最重要的。但现在，由于成本门槛的降低，无刷电机不断获

 

得新的应用。

        有 刷 和 无 刷 电 机 之 间 最 显 著 的 区 别 是 是 否 配 置 有 常 见 的 电 刷 - 换 向 器 (Brush-
Commutator)。过去一个世纪以来，有刷直流电机的换向一直是通过石墨电刷与安装在转

 

子上的环形换向器相接触来实现的。

    而无刷电机则通过霍尔传感器(Hallsensor)把转子位置反馈回控制电路，使其能够获知
电机相位换向(顺序)的准确时间。大多数无刷电机生产商生产的电机都具有三个霍尔效应
定位传感器。由于无刷电机没有电刷，故也没有相关接口，因此更干净，声学噪声更小，

 

事实上无需维护，寿命更长。

    那么，还有什么是有待更进一步的呢？尽管电机业对无刷电机优势的认识日益加深，

 

但迄今工作仍只限于开发上述的无刷电机霍尔传感器控制电子元件。

    目前对电机驱动盒和电机驱动卡开发的需求十分急迫，它们能为设计人员提供微控制
器、可编程能力和驱动器，并把所有这些功能都集成在一个单一封装内。不论是在数字还
是模拟模式下，本质上是这种集成方式完成各种电机应用必需的换向。没有这种集成，无

 

刷电机就不起作用。

    在选择最佳驱动器时，脉宽调制(PWM)IC 正逐渐作为一种首选技术受到认可。最佳驱动
器的选择仅取决于效率。线性电路的缺点在中端开始突显，此时输出电平为 50%左右。在
这种输出电平时，旁路元件的阻抗等于负载阻抗，这意味着放大器产生的热量等于供给
负载的功率！简言之，当以中等功率等级驱动电阻式负载时，线性控制电路出现 50%的

 

最低效率。

    现在让我们考虑一个 PWM 解决方案。在 PWM 控制系统中，模拟输入电平被转换为可
变占空比开关驱动信号。从一个电气状态切换到另一个状态的过程，也就是 OFF 和 ON 之

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间的变化，被称为 调制 ，这也是这项技术被称为 脉宽调制 的原因。刚开始占空比为零，
即一直处于 OFF 状态，当电机开始旋转时，占空比通常随之增加，直至电机达到应用所
需的速度和/

 

或转矩为止。问题仍然是，还有什么是有待更进一步的呢？

    具有控制无刷电机所必需的特定功能的微控制器，以及向电机提供能源并构成微控制
器与无刷电机之间接口的 PWMIC 驱动器已开始问世。但为了向设计人员提供他们眼下迫

 

切需要的集成式无刷控制电路功能，该领域仍有大量工作有待完成。