电机控制

<strong>简介</strong>

<strong>更严苛的能源法规推动电机控制创新</strong>

在当今不断扩展的工业市场上，对电力的需求正以前所未有的速率增长。其中，超过40%的电力需求来源于各类工业电机。由于这个原因，各国政府和全球认证机构正在面向电机OEM和最终用户制定新的法规以及更严苛的能效要求。就像很多伟大的技术创新一样，市场上需要有一种迫切的需求，才会有所变革。

ADI早在多年前就意识到，更智能、高效率电机控制系统的新时代将是一个电机控制工业新标准涌现的时代。出于这样的认识，ADI与战略合作伙伴共同开发了一个全面的集成式电机控制设计程序；这些战略合作伙伴都是各自领域内的专家(MathWorks、®ARM、® Boston Engineering、® IAR Systems®和Xilinx®)，目的在于解决整个系统的架构问题，实现效率最大化的同时改善系统精度和可靠性。

ADI以系统级的角度(见图1)来看待这些挑战，开发的产品不仅超越了性能规格，还代表了电路其他功能模块之间的最佳接口。这种系统解决方案的方法让ADI能够为基于工业的客户提供完整的集成式解决方案，并在实现规格要求的同时帮助他们满足最新、最苛刻的能源法规。

电机控制社区祝大家新年快乐，万事如意！

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本视频介绍了一款三相逆变器系统，它专门针对太阳能逆变器、电机控制和汽车等领域中的应用设计。

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本视频探讨3相逆变器系统中存在的系统设计问题。 分析了与隔离式栅极驱动和电流/电压检测相关的设计挑战以及系统设计因素，如偏置电源和过流保护。 另外介绍了实际电路实施方案以及栅极驱动器时序等参数对电机控制系统性能影响的实验研究。

ADI ADP5091是一款能量采集DC-DC转换器。本演示展示了这款产品是如何高效进行DC-DC转换的。电路板测量输入电流和电压，以及充电电流和电压。

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利用iCoupler®数字隔离器，设计师可以摆脱光耦合器的成本、尺寸、功耗、性能和可靠性限制，在设计中实现出色的隔离性能。iCoupler数字隔离器还满足各种爬电距离/电气间隙要求，是业界唯一一种具有8 mm认证爬电距离的数字隔离器。目前已有5亿个以上的隔离通道投入应用。这些磁性隔离产品满足与光耦合器相同的严格安全标准。

<strong><a href="http://adi.eetrend.com/files/2016-12/wen_zhang_/100004555-14907-digital…：数字隔离器产品选型与资源指南</a></strong>

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<strong>电路功能与优势</strong>

图1所示紧凑型双芯片电路提供非接触式各向异性磁阻 (AMR)测量解决方案，可用于角度或线性位置测量。该双 芯片系统在180°范围内具有优于0.2°的角精度，在0.5英寸范 围内具有2 mil(0.002英寸)线性精度，具体取决于所用磁体的 尺寸。

该电路适用于高速、高精度、非接触式角度和长度测量关 键型应用，比如机床速度控制、起重机角度控制、无刷直 流电机和其他工业或汽车应用。

<center><img src="http://adi.eetrend.com/files/2016-12/wen_zhang_/100004543-14853-pingmuk…; alt="磁阻角度和线性检测系统(原理示意图： 未显示去耦和所有连接)"></center>

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<strong>电路功能与优势</strong>

本电路是一个由高功率开关MOSFET组成的H电桥，由低压逻辑信号控制，如图1所示。该电路为低电平逻辑信号和高功率电桥提供了一个方便的接口。H电桥的高端和低端均使用低成本N沟道功率MOSFET。该电路还在控制侧与电源侧之间提供隔离。本电路可以用于电机控制、带嵌入式控制接口的电源转换、照明、音频放大器和不间断电源(UPS)等应用中。

现代微处理器和微控制器一般为低功耗型，采用低电源电压工作。2.5 V CMOS逻辑输出的源电流和吸电流在μA到mA范围。为了驱动一个12 V切换、4 A峰值电流的H电桥，必须精心选择接口和电平转换器件，特别是要求低抖动时。ADG787是一款低压CMOS器件，内置两个独立可选的单刀双掷(SPDT)开关。采用5 V直流电源时，有效的高电平输入逻辑电压可以低至2 V。因此，ADG787能够提供驱动半桥驱动器ADuM7234所需的2.5 V控制信号到5 V逻辑电平的转换。

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<strong>作者：Robert Guyol</strong>

在当今的位置检测技术中，各向异性磁阻(AMR)薄膜材料变得日益重要。相比传统技术，磁阻(MR)位置测量具有多种优势。可靠性、精度和整体鲁棒性是推动磁阻检测技术快速发展的主要因素。低成本、相对较小的尺寸、非接触式操作、宽温度范围、对灰尘和光的不敏感性、宽磁场范围，这些特性共同造就出一种鲁棒的传感器设计。

MR效应指某种材料随外加磁场的方向或幅度而改变其电阻的能力。AMR材料有两个不同的操作区间，即高场强区和低场强区。本应用笔记将讨论高场强应用，当外加磁场远远大于传感器的内部磁场时，我们就说该传感器处于饱和工作状态。在这种工作模式下，电阻的改变仅仅取决于磁场方向而非施加的磁场强度。

受AMR薄膜性质影响，材料的电阻变化在两个相反磁场方向下是相等的，即是说，传感器本身无法区分北磁极和南磁极。因此，对应单个旋转偶极磁体的输出信息会在整个机械旋转过程中重复两次。这种效应使测量范围限制到180°。电阻变化可由下式来模拟：

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针对电机控制解决方案，ADI提供了门类齐全的产品组合，其中包括了模数/数模转换器、放大器、嵌入式处理器、iCoupler®数字隔离 器和电源管理器件；这些高性能的器件和增加系统集成度有助于实现更新型的拓扑结构设计，为客户实现系统的差异化设计带来价值，伺服驱动系统的性能同用户最终所构建的运动控制系统的性能和所能提供的精度密切相关，多数情况下，最终的用途可以是一个高精度 数控机床系统、运动控制系统或机器人系统，这些系统要求能够精确控制位置及电机的扭矩。ADI能够提供涵盖信号链中所有重要器件的完整解决方案。

<strong>ADI系统设计考虑和主要挑战</strong>

* 伺服控制中，高精度电流和电压检测可提高速度和扭矩控制性能。要求达到至少12位精度，具备多通道以及同步采样功能的ADC。ADI可提供完整系列产品。

* 使用电阻进行电流采样的伺服系统中，采样信号质量对电流控制性能的影响至关重要。ADI提供基于Σ-Δ调制器的业界最佳性能解决方案。

* 位置检测性能是伺服控制的关键，常常使用光学编码器和旋转变压器作为位置传感器。伺服控制技术从模拟向数字的转换推动了现代伺服系统的发展，也满足了对于电机控制的性能和效率的高要求。