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2021.10.27 馬達

前言-馬達驅動器所要求的四大要點

馬達和馬達驅動概述

Tech Web Motor“基礎知識”的第一篇文章為“馬達驅動”的基礎篇。

據統計,近年來,全世界的馬達年生產量大約為100億台,其功耗大約佔據全世界總耗電量的50%。這一資料聽上去讓人覺得出乎意料,但是當我們細數一下,電腦的硬碟和光碟機有冷卻風扇,洗衣機、冰箱、空調、混合動力汽車等身邊使用的物品中也使用了馬達,也就能夠理解為什麼這一數量這麼大了。另外以歐美為中心的國家明確表示將實現汽車的電動化,並將其作為解決環境問題的其中一個方法,這就表示馬達的需求將呈大幅成長的趨勢。

另一方面由於全球日趨嚴格的節能相關法規,因此如何提升馬達應用的節能性成為當前重要課題。實現馬達自身的節能化當然重要,而採用高效率的馬達驅動或控制方法也非常重要。

如上所述馬達可用於各種領域的各種應用系統中。因此馬達的種類非常多,馬達的驅動方法和控制方法也非常多。我們在Tech Web Motor基礎知識“馬達驅動”系列中,將對馬達的基礎知識和各種馬達的驅動方法進行說明。

首先,我們來看近年來馬達驅動器所要求的四大要點。在此部分我希望從這四點出發,談一談實際的馬達驅動。

馬達驅動器所要求的四大要點

①高可靠性

為了保護馬達驅動IC不受異常電壓和電流的影響,馬達驅動器需要具備充分的保護功能,如防止因電源電壓降低而引起誤動作的功能等。另外還要求搭載在馬達啟動時或強制停止和堵轉時,控制馬達電流的電流限制功能,以及將故障狀態輸出到外部主機處理器的功能,以確保安全性。

②低功耗、高效率

為了降低馬達的功耗,需要低功耗的功率元件和驅動技術。例如透過使用自動進角調整功能等,可在從低速旋轉到高速旋轉的大範圍轉速區間內,獲得非常高的效率。

③靜音、低振動

對於馬達工作時的雜訊和振動而言,驅動波形的最佳化非常重要。這就需要根據各領域的用途,選擇最適合各種馬達激磁驅動技術。比如無刷直流馬達驅動器的最佳激磁模式(120度、150度、正弦波)、風扇馬達驅動器的緩啟動技術、步進馬達驅動器的電流衰減方式(Decay技術)等。

④控制、便利性

透過FLL(速度控制)和PLL(相位控制)實現的馬達數位旋轉控制技術,以及致動器要求的高精度定位控制技術等高效驅動控制演算法,對於高性能馬達應用系統的研發而言是不可或缺的。要求實現設計人員可輕鬆利用的高效驅動控制演算法,比如透過將已進行硬體邏輯處理的控制演算法應用在驅動IC上等。另外,驅動IC間的相容性可提高便利性。當在研發過程中規格發生變化時,可在不更改馬達驅動控制電路板模式的情況下進行替換,這對於提高便利性而言也非常重要。

重點:

・全世界對馬達的需求呈現強勁增長趨勢。

・高效率的馬達驅動和馬達控制方法,對於解決世界能源問題來說非常重要。

・馬達驅動器要求的四大要點:“高可靠性”、“低功耗、高效率”、“靜音、低振動”、“控制、便利性”

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