【導讀】機器人必需裝配多個(gè)電機，才能夠用于移動(dòng)機器人主體或是機器人的手臂、四肢，其中又以使用無(wú)刷直流電機（BLDC）為主流，為了高效的驅動(dòng)無(wú)刷電機，便得選擇合適的無(wú)刷電機驅動(dòng)器。本文將為您介紹無(wú)刷電機與驅動(dòng)器的特性與選擇要點(diǎn)，以及由安森美（onsemi）推出的無(wú)刷電機驅動(dòng)器的產(chǎn)品特性。
比有刷電機更加高效的無(wú)刷電機
無(wú)刷電機和有刷電機是兩種不同的電機類(lèi)型，它們的主要區別在于其內部的電刷結構是否存在。有刷電機內部有一對電刷與旋轉的轉子接觸，通過(guò)電刷將電能傳遞給轉子，從而產(chǎn)生轉動(dòng)。而無(wú)刷電機則不需要電刷，通過(guò)內部的電子控制器（如晶體管）控制電流方向，直接向轉子中的磁鐵施加電磁力，從而產(chǎn)生轉動(dòng)。
由于無(wú)刷電機沒(méi)有電刷，因此可以在高速運轉時(shí)減少摩擦和磨損，因此通常比有刷電機更有效率。此外，無(wú)刷電機還可以更精確地控制轉速和轉矩，因此更加適合需要高精度運動(dòng)控制的應用。
另外，由于有刷電機的電刷部分容易磨損，需要定期更換，因此需要更多的維護工作。無(wú)刷電機則不需要這些維護工作，因此更加方便使用。不過(guò)，在通常情況下，無(wú)刷電機比有刷電機成本更高，但隨著(zhù)無(wú)刷電機技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場(chǎng)競爭的加劇，無(wú)刷電機的成本已經(jīng)越來(lái)越接近有刷電機。
由于無(wú)刷電機使用的是電子控制器來(lái)管理磁場(chǎng)和電流，因此它比傳統的有刷電機更加高效，且無(wú)刷電機能夠在低轉速下提供高轉矩，這使得它們適用于需要啟動(dòng)力的應用，如電動(dòng)工具和機器人等。由于無(wú)刷電機能夠在高轉速下運轉，這使得它們適用于需要高速運動(dòng)的應用，如無(wú)人機和電動(dòng)車(chē)等。
此外，因為無(wú)刷電機使用的是電子控制器，而不是電刷和集電器等機械零件，因此它們比傳統的有刷電機更加耐用，加上由于無(wú)刷電機的運轉是通過(guò)電子控制器調節電流而實(shí)現的，而不是通過(guò)機械的摩擦和接觸來(lái)實(shí)現，因此它們通常比傳統的有刷電機更加安靜。由于無(wú)刷電機比傳統的有刷電機具有更好的性能和壽命，因此它們被廣泛應用于各種應用中，包括工業(yè)自動(dòng)化、家用電器、電動(dòng)工具、無(wú)人機、電動(dòng)車(chē)等。
無(wú)刷電機的選購要訣
選擇無(wú)刷電機時(shí)，首先您需要確定您的應用需要什么類(lèi)型的無(wú)刷電機，例如您是需要高轉矩、高速度還是兩者兼備的無(wú)刷電機，這樣才能為您的應用提供最佳的效能。此外，還需要根據電源供應和應用需求，來(lái)選擇正確的無(wú)刷電機電壓和功率。一般來(lái)說(shuō)，輸入電壓和功率越高，無(wú)刷電機的性能就越好，但相應的成本也會(huì )增加。
另一方面，您需要確定應用所需的轉速范圍，并選擇能夠提供所需轉速的無(wú)刷電機。無(wú)刷電機的效率很重要，因為高效的無(wú)刷電機可以節省能源和降低使用成本。因此，選擇高效的無(wú)刷電機可以為您的應用帶來(lái)更好的效能和經(jīng)濟效益。再來(lái)還需要選擇具有良好耐用性和壽命的無(wú)刷電機，這樣可以減少維修和更換零件的次數，并降低使用成本。最后，需要選擇一個(gè)可靠的品牌和高質(zhì)量的無(wú)刷電機，以確保您的應用能夠長(cháng)時(shí)間穩定運行，并為您帶來(lái)最大的效益。
選擇無(wú)刷電機驅動(dòng)器的重點(diǎn)
選擇完無(wú)刷電機，便得開(kāi)始選擇無(wú)刷電機驅動(dòng)器。首先，您需要確定您所使用的無(wú)刷電機類(lèi)型，例如直流無(wú)刷電機、步進(jìn)無(wú)刷電機等，并選擇相應的無(wú)刷電機驅動(dòng)器。再來(lái)則需要根據您所使用的無(wú)刷電機的電流和電壓，來(lái)選擇相應的無(wú)刷電機驅動(dòng)器。通常，無(wú)刷電機驅動(dòng)器的最大電流和最大電壓應該大于無(wú)刷電機的額定電流和額定電壓。
此外，無(wú)刷電機驅動(dòng)器有多種控制方式，例如PWM控制、脈沖方向控制等，因此需要選擇適合您的應用的控制方式，再來(lái)需要確定您的應用是否需要速度控制功能，如果需要，便需要選擇支持速度控制的無(wú)刷電機驅動(dòng)器。無(wú)刷電機驅動(dòng)器通常具有過(guò)電流保護、過(guò)熱保護等保護功能，您需要確定應用是否需要這些保護功能，以選擇相應的無(wú)刷電機驅動(dòng)器。當然，可靠的品牌和高質(zhì)量的無(wú)刷電機驅動(dòng)器將有助于您的應用能夠穩定運行，確保整體系統的運作效率。
易于使用的無(wú)刷電機驅動(dòng)器
針對高精度的機器人應用，安森美推出了NCD83591無(wú)刷電機驅動(dòng)器，這是一款用于電機控制應用的三相60V柵極驅動(dòng)器。NCD83591相當易于使用，具有高增益帶寬電流檢測放大器，非常適合梯形電機控制應用。它包括高側5至250mA的可配置FET恒定柵極驅動(dòng)源電流，這是低側成比例的灌電流的2倍。高側柵極和源極輸出引腳驅動(dòng)可通過(guò)嵌入式電荷泵啟用，允許直流靜態(tài)驅動(dòng)，并可承受-12V直流電壓。
NCD83591支持內部產(chǎn)生的柵極驅動(dòng)電源電壓，寬工作電壓范圍使該器件非常適合5 V（最小值）至60 V（最大值）的工業(yè)和商業(yè)應用，容差則為4 V至70 V。柵極驅動(dòng)器采用小尺寸QFN28 (4x4)封裝，集成度高，是優(yōu)化整體BOM成本的理想選擇。
NCD83591是具有70V absMax的60V三相柵極驅動(dòng)器，具有嵌入式電流檢測放大器，外部可配置為嵌入式10MHz GBW通用放大器，可用于高端柵極驅動(dòng)的集成電荷泵，可通過(guò)VDRV引腳的輸入電平進(jìn)行16種設置，可用于交叉傳導保護和優(yōu)化死區時(shí)間的柵極感應。
NCD83591具有可用于電流檢測，嵌入式電荷泵功能允許直流靜態(tài)驅動(dòng)，支持強阻斷電流防止自導通功能，在VDD（核心）電源丟失期間，內部柵極下拉至GND，支持VM、VGL和VGH?VM上的欠壓鎖定，具備5 V/3.3 V兼容6輸入控制功能，以及高達30 kHz的電機PWM，具有獨立的六門(mén)控制模式、4 kV HBM和1 kV CDM ESD保護，并是一款無(wú)鉛器件。安森美也推出支持NCD83591的NCD83591AS-GEVB評估板，以加快產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)速度。
NCD83591可應用于電力設備、建筑和工業(yè)自動(dòng)化、移動(dòng)應用、機器人等，常見(jiàn)的終端產(chǎn)品包括電動(dòng)工具、戶(hù)外動(dòng)力設備、工廠(chǎng)自動(dòng)化、建筑管理、電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)滑板車(chē)、氣墊板、協(xié)作機器人、自動(dòng)導引車(chē)、自主移動(dòng)機器人與無(wú)人機等。
結語(yǔ)
無(wú)刷電機的運作特性相當適用于機器人應用，可以高效地驅動(dòng)機器人的各種動(dòng)作，因此選擇合適的無(wú)刷電機與驅動(dòng)器便顯得更為重要。安森美針對機器人應用推出的無(wú)刷電機驅動(dòng)器，具備高集成、高效、穩定、低成本的特性，將是機器人應用的理想選擇。
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