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小功率电机驱动方案及驱动IC的选择
电机驱动作为工业4.0中工厂自动化整个闭环中的执行器环节，其性能好坏直接影响到整个闭环的性能。因此，工业4.0对电机驱动提出了更高的性能和功能要求，例如更快的响应速度、更高的带宽、更高精度的位置和速度控制、以及更丰富的网络互联功能等。针对不同应用场合的电机，我们应该选择与之相对应的驱动方案。简单地来说，功率大的电机应该选用内阻小、电流容许大的驱动，功率小的电机就可以选用较低功率的驱动。直流小功率电机广泛适用于家电、工控、计算机等诸多设备。较常规的方法是采用 PWM 控制,常见的驱动有两种方式：
一、采用集成电机驱动芯片；
二、采用MOSFET和专用栅极驱动芯片。
按集成度的不同，有3种电机驱动器方案：系统单芯片(SoC)方案、集成的控制方案(ICS)和门极驱动器方案。
SoC方案将DC-DC、门极驱动器、控制器、逆变器及反馈/保护等集成到单个芯片上，集成度高，适合空间受限的应用，简单易用。
ICS方案相对于SoC方案，没有集成逆变器，因而可通过外部MOSFET支持宽范围的功率，适用于功率较大的应用，灵活性较高。
门极驱动器方案则只集成DC-DC、门极驱动器和反馈/保护，因为控制器和功率器件都在外部，所以具有的灵活度。
门级驱动方案因其灵活性和传统性，在非汽车市场有较多的应用，比如应用在风扇、电动工具、按摩椅等小功率场合。有隔离门级驱动产品和非隔离门级驱动产品。
数明半导体提供高可靠性的门级驱动，产品覆盖200V及600V工作电压范围，可供客户选择各种驱动电流以及半桥、全桥设计。
数明的非隔离门级驱动产品中，200V IGBT/MOSFET 半桥驱动IC有SLM2001、SLM2003、SLM2004、SLM2005；160V IGBT/MOSFET 三相全桥驱动IC有SLM7888；600V IGBT/MOSFET半桥驱动IC SLM21XX和SLM2304S以及三相全桥驱动IC SLM2136。非隔离门级驱动产品具有高可靠性及广泛兼容性，更宽的驱动能力。
隔离式半桥栅极驱动器可用于许多应用，从要求高功率密度和效率的隔离式DC-DC电源�？椋礁吒衾氲缪购统て诳煽啃灾凉刂匾奶裟苣姹淦鞯鹊龋灰欢�。数明的新兼容光耦隔离式单通道栅极驱动器系列产品SLM34x，与传统的光耦栅极驱动器相比，具有低延时，低脉宽失真，共模瞬态抗扰度能力强，寿命长，工作温度范围宽等一系列优点、工作电压范围更宽，输入端抗负压能力更强，可在变频，伺服，UPS，感应加热等不同领域进行应用。
非隔离半桥在电机控制、开关电源、工业自动化等领域目前已经得到了广泛的应用，数明的非隔离式半桥驱动产品应用广泛，比如说SLM2106S应用于电吹风，SLM2101S成功打入了吊扇、无叶风扇、破壁机、风扇、暖风机等市�。琒LM2XX在白色家电产品中都占据了不小的市场份额；三相驱动产品比如SLM2136也在跑步机、工业缝纫机、水泵等工控场合有一定的市�。琒LM7888在电动车、角磨机一类的电动工具市场站稳了脚跟。今天主要涉及到数明的半桥驱动IC在小功率电机驱动中的应用。
在上文提到的各类小功率应用的电机驱动电路的设计中，主要考虑：
1. 电机转动方向、速度。对于单向的电机驱动，只要用一个大功率三极管或MOS直接带动电机即可，当电机需要双向转动时，可以使用由4个功率元件组成的H桥电路，通过改变流入电机的电流方向从而改变电机转向。如果需要调速，可以使用三极管，MOS等开关元件实现PWM(脉冲宽度调制)调速。（PWM控制通常配合桥式驱动电路实现直流电机调速，电机的转速与电机两端的电压成比例，而电机两端的电压与控制波形的占空比成正比，因此电机的速度与占空比成比例，占空比越大，电机转得越快，当占空比α＝1 时，电机转速）
2. 对于PWM调速的电机驱动电路，选择驱动IC时主要有以下性能指标需要考虑：
1)输出电流和耐压，它决定着电路能驱动多大功率的电机。
2)效率，节省电源同时减少驱动电路的发热。可以从保证功率器件的开关工作状态和防止共态导通(在需要涉及为H桥时)入手。
3)对控制输入端的影响，是否使用隔离式驱动IC。
4)对电源的影响。
5)可靠性。在系统应用中，由于门极驱动连接着逻辑控制单元与功率变换单元，门极驱动芯片的稳定性对整个系统的可靠性起着至关重要的作用。
因此，不同的应用场合，采用不同的驱动方案是必要的。
图3-1
图3-2
在小功率应用场合，门级驱动方案应用广，选取合适的门级驱动IC是极为重要的。MOSFET开关速度快、导通电阻低，在电机驱动电路中占据半壁江山。要想使MOSFET在应用中充分发挥其性能，驱动电路必不可少。在应用中，MOSFET一般工作在如图1所示的桥式拓扑结构模式下。由于下桥MOSFET驱动电压的参考点为地，较容易设计驱动电路，而上桥的驱动电压是跟随相线电压浮动的，因此如何很好地驱动上桥MOSFET成了设计能否成功的关键。相比全桥驱动，半桥驱动芯片由于其易于设计驱动电路、外围元器件少、驱动能力强、可靠性高、灵活等优点在MOSFET驱动电路中得到广泛应用。数明的半桥门级驱动芯片是不错的选择。门级驱动IC的两个主要参数：耐压和驱动电流。如图3所示，前文提到的SLM2101、SLM2106S皆有600V耐压，290/600mA 的驱动电流（MOSFET的栅-源极之间存在寄生电容，MOSFET的开和关过程，是对电容的充放电过程，如果MOSFET的驱动电路不能提供足够的峰值电流（输入/输出电流），则会降低MOSFET的开关速度。所以，根据不同的产品，来选取不同的驱动IC驱动电机至关重要），是具有高低侧参考输出通道，耐压高、高速的MOSFET和IGBT驱动IC，逻辑输入兼容标准CMOS或LSTTL输出，逻辑电压可降至3.3 V。输出驱动器的特点是一个高脉冲电流缓冲级设计的驱动器交叉传导。浮动通道可用于驱动n通道功率MOSFET或IGBT在高侧配置，耐压达600V,通断时间220 ns/200 ns。而SLM2101S通断时间为160 ns/150 ns。
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