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<strong>电路功能与优势</strong>

数字控制电流源在许多应用中至关重要，如电源管理、电磁阀控制、电机控制、阻抗测量、传感器激励和脉搏血氧仪等。本文介绍三种利用 DAC、运算放大器和 MOSFET 晶体管构建支持串行接口数字控制的电流源。

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近年来，许多终端市场和应用中的一个明显趋势是用高效率的无刷直流电机（BLDC）替换交流电机或机械泵。使用BLDC的一些主要优点包括：更高的功率和热效率、更高的空间/重量效率、更高的可靠性（无刷）、在危险环境下工作更安全（不会像有刷电机一样产生刷粉或火花）。

由于BLDC电机采用电子换向方式，因此更易在应用的速度范围内控制扭矩和速度参数，并且能够实现更复杂的控制，例如维持保持扭矩或速度极限。凭借这些优点，BLDC电机在众多现有和新应用中占得一席之地。

一、伺服电机(servomotor)的由来和定义

伺服：一词源于希腊语“奴隶”的意思。人们想把“伺服机构”当个得心应手的驯服工具，服从控制信号的要求而动作。

伺服系统：是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统。伺服的主要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制的非常灵活方便。

由于它的“伺服”性能，因此它就被命名为伺服电机。其功能是将输入的电压控制信号转为轴上输出的角位移和角速度驱动控制对象。

伺服电机一般分为两大类：直流伺服电机、交流伺服电机。

二、交流伺服电动机

1、交流伺服电机的结构

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<strong>作者：Neil Zhao, Wenshuai Liao 和 Henri Sino</strong>

<strong>简介</strong>

在电机控制、电磁阀控制、通信基础设施和电源管理等诸多应用中，电流检测是精密闭环控制所必需的关键功能。从安全至关重要的汽车和工业应用，到电源和效率至关重要的手持式设备，都能发现它的身影。利用精密电流监控，设计人员可以获得关键的瞬时信息，例如电机扭矩（根据电机电流）、DC/DC转换器效率、基站LDMOS（横向扩散MOS）功率晶体管的偏置电流，或者短接至地等诊断信息。

速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的。位置控制是通过发脉冲来控制的。具体采用什么控制方式要根据客户的要求，满足何种运动功能来选择。

如果您对电机的速度、位置都没有要求，只要输出一个恒转矩，当然是用转矩模式。

如果对位置和速度有一定的精度要求，而对实时转矩不是很关心，用转矩模式不太方便，用速度或位置模式比较好。

如果上位控制器有比较好的闭环控制功能，用速度控制效果会好一点。

如果本身要求不是很高，或者，基本没有实时性的要求，用位置控制方式对上位控制器没有很高的要求。

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<strong>应用</strong>

* 通用多通道隔离
* 数据转换器隔离
* 工业现场总线隔离
* 混合动力汽车、电池监控器和电机驱动

<strong>概述</strong>

ADuM1280/ADuM1281/ADuM1285/ADuM12861(本数据手册中亦称为ADuM128x)均为双通道数字隔离器，采用ADI的iCoupler®技术。这些隔离器件将高速CMOS与单芯片空芯变压器技术融为一体，具有优于光耦合器件和其它集成式耦合器等替代器件的出色性能特征。

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ADI提供专门用于陆海空无人平台的现代高性能解决方案，其基于ADI鲁棒且可靠的产品组合，以及系统级能力和知识。大致上，我们可以总结出这些“无人系统”背后采用了这些ADI“黑科技”！

<strong>1、安全和监控</strong>

* 24+ GHz雷达目标探测和避碰
* 支持飞行时间(TOF)和视觉处理计算的芯片
* 支持电子监视、IFF系统和民用应答机/ADS-B要求的芯片组
* 支持任务关健型应用的高功率放大器、上变频器和模块

从2002年开始，ADI就致力于搭建与中国高校电子相关专业院系的沟通、合作平台。除了提供资金和技术支持外，ADI工程师正努力地向师生们传递着世界先进的模拟电子设计技术、经验和理念，通过课程、培训、竞赛、实习等多种形式培养出了许多富有创新能力和设计能力的人才。下面是一位在ADI实习过的大学生写的文章，跟随他的文字一同体验在ADI工作的感受吧。

四个月的实习生活结束了，离开了熟悉的工位、一起实习的小伙伴、茶水间的零食以及下午四点半健谈的同事，难免有些留恋。

<strong>很厉害，忒低调</strong>

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许多终端市场和应用中的一个明显趋势是用高效率的无刷直流电机(BLDC)替换交流电机或机械泵。要实现电机的精确控制和高效换向，高分辨率电流和旋转位置信息至关重要。虽然无传感器方案可用于检测反电动势电流，但是电机启动性能可能是个问题。

一种替代方案是使用基于异性磁阻(AMR)技术的角度传感器，这些传感器既便宜又精确。借助ARM传感器，不仅可实现高角度精度，而且可将一个检测元件和电子电路集成在同一封装中。这可获得非常小的传感器子系统，并且能够在电机总成内定位传感器。

ADI已与MR技术的领导者——Sensitec GMBH——开展合作，共同提供ADA4571，该产品将高精度AMR传感器和高性能仪表放大器集成在单个封装中。

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<strong>作者：Miguel Usach Merino，ADI公司</strong>

在分布式系统中，模拟信号在传感器或负载间来回远程传输。在这类系统中，信号要传输很长的距离，噪声抑制能力成为一个重要考虑因素。噪声会耦合进信号中，结果使数据遭到破坏，由此产生不良影响。系统需要得到适当的保护，了解预期噪声的量和性质可以明确需要采取的保护措施，以取或者至少减少环境干扰水平。

噪声源或干扰源一般有两种，根据其耦合进主信号的方式，分为共模噪声和差模噪声两种，如图1所示。

绕组接错造成不完整的旋转磁场，致使启动困难、三相电流不平衡、噪声大等症状，严重时若不及时处理会烧坏绕组。主要有下列几种情况：某极相中一只或几只线圈嵌反或头尾接错；极（相）组接反；某相绕组接反； 多路并联绕组支路接错；“△”、“Y”接法错误。

1、故障现象

电动机不能启动、空载电流过大或不平衡过大，温升太快或有剧烈振动并有很大的噪声、烧断保险丝等现象。

2、产生原因

误将“△”型接成“Y”型；维修保养时三相绕组有一相首尾接反；减压启动是抽头位置选择不合适或内部接线错误；新电机在下线时，绕组连接错误；旧电机出头判断不对。

欢迎大家来探讨！

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<strong>应用</strong>

* MOSFET/IGBT栅极驱动器
* 光伏逆变器
* 电机驱动
* 电源

<strong>概述</strong>

ADuM4135是一款单通道栅极驱动器，专门针对驱动绝缘栅双极性晶体管(IGBT)进行了优化。ADI公司的iCoupler®技术在输入信号与输出栅极驱动器之间实现隔离。

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《中国制造2025》与德国工业4.0遥相呼应，工业4.0不仅仅是制造业的革命，也是一场更加深刻的变革，创新模式、商业模式、服务模式、产业链都将产生革命性变化。进入工业4.0时代，技术创新依旧扮演核心驱动的角色。

电机作为自动化制造的重要一环，也是中国制造业的组成部分。电机控制系统不但是转换和传送能量的装置，也是传递和交换信息的通道。电机的重要性再次引起了人们的关注。

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触电安全的主要原则是，在危险加电电路与电气器件用户可接触的任何导体间必须存在相当于两个
独立绝缘系统的屏障。绝缘系统之一可为安全接地机壳加上单个内部绝缘层。另一种方法是配置两个绝缘系统以提供冗余保护。因此，使用双重绝缘方法的复杂电气系统要求在不损失信号完整性的前提下通过两个绝缘层进行电流隔离通信，这就需要具有等效电气强度和双冗余绝缘系统可靠性的器件。这种器件称为加强绝缘器件，依靠结构、型式试验和生产中持续监控来确保与两个独立系统具有同等的安全性。

本文将讨论如何根据IEC 60950、相关的IEC 60747-5-5及VDE-0884-10标准的结构和测试要求在光耦合器和数字隔离器中实现加强绝缘，以及与其他适用于两类隔离器的公认IEC标准的差异。

任何电动机的电磁转矩都是由主磁场和电枢磁场相互作用产生的。直流电动机的主磁场和电枢磁场在空间互差90°，因此可以独立调节；交流电机的主磁场和电枢磁场互不垂直，互相影响。因此，长期以来，交流电动机的转矩控制性能较差。经过长期研究，目前的交流电机控制有恒压频比控制、矢量控制、直接转矩控制等方案。
　　
一、恒压频比控制 　
　

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<strong>作者：Ronn Kliger和Sean Clark</strong>

<strong>简介</strong>

控制器区域网络(CAN)总线是设计用于工业应用的一种稳定的协议，最初针对汽车应用而开发。它规定最大电缆长度为40米，最大节点数为30。这种规范十分灵活，优势明显，因此其应用日益广泛。

由于CAN总线系统通常用于连接多个系统，铺设距离很长，因此总线和所连接的各系统之间的隔离非常关键。隔离可以防止CAN总线电缆网络与连接至总线的系统之间的过压瞬变造成破坏，同时消除网络中的接地环路，减少信号失真和误差，并防止电压/接地失配影响电路。

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<strong>简介</strong>

ADI公司的iCoupler®产品提供了一种替代光耦合器的隔离解决方案，具有出色的集成度、性能和功耗特性。一个iCoupler隔离通道包括CMOS输入和输出电路与一个芯片级变压器(见图1)。由于数字隔离器采用CMOS技术，因此在系统级ESD(静电放电)、电涌电压、快速瞬变或其他过压条件下，它们容易受到闩锁或ESD的破坏。

本应用笔记提供关于避免这些问题的指南。针对各种系统级测试配置，本文举例说明了其可能影响性能的机制。针对每个示例，本文都给出了推荐解决方案。

<strong>器件与系统</strong>

伺服电机一般都有三种控制方式：速度控制方式，转矩控制方式，位置控制方式 。

速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的。位置控制是通过发脉冲来控制的。具体采用什么控制方式要根据客户的要求，满足何种运动功能来选择。

如果您对电机的速度、位置都没有要求，只要输出一个恒转矩，当然是用转矩模式。

如果对位置和速度有一定的精度要求，而对实时转矩不是很关心，用转矩模式不太方便，用速度或位置模式比较好。如果上位控制器有比较好的闭环控制功能，用速度控制效果会好一点。如果本身要求不是很高，或者，基本没有实时性的要求，用位置控制方式对上位控制器没有很高的要求。

就伺服驱动器的响应速度来看，转矩模式运算量最小，驱动器对控制信号的响应最快；位置模式运算量最大，驱动器对控制信号的响应最慢。

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解决问题的方法通常不止一种。有时使用最广泛的方法并不会产生最大利益。电机控制项目的系统设计人员使用各种电流测量方法确保电机高效运行并防止可能的损坏。在电机设计中有三种主要方法可测量电流。在本博文中，将回顾这三种方法，并分享直列式电机电流感应使用增强型脉冲宽度调制（PWM）抑制的五大优势。

如图1所示，基本上有三种不同的方法来测量三相电动机驱动系统中的电流：低侧、直流链路和直列测量。图1所示的是传统三相PWM逆变器，该逆变器使用三对功率MOSFET（绝缘栅双极晶体管IGBT也很常见）来驱动直流电动机。该图还包括高侧电流感应，其通常在显著错误情况下使用，比如接地电路短路的情况。

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由于未来几年新能源汽车市场将持续走好，该领域市场潜力将会逐渐释放，电机控制器市场规模也将逐渐提升。综合技术和市场趋势分析，未来，车用驱动电机系统的三个技术发展方向是永磁化、数字化和集成化。

本篇中我们将继续分析新能源汽车核心零部件中另一重要领域——电机控制器。

<strong>技术</strong>

电池技术、电机驱动及其控制技术、能量管理技术以及电动汽车整车技术为电动汽车四大关键技术。电控系统用于控制电池、电机等组件，其功能包括：电池管理，发动机、电动机能量管理等。电控系统由ECU等控制系统、传感器等感应系统、驾驶员意图识别等子系统组成。电控系统的材料成本占比不高，但需要经过多次试验才能掌握关键算法，尤其是混合动力汽车涉及油、电混合的控制策略，技术壁垒较高。