直流无刷(BLDC)电机、单相直流无刷电机、三相直流无刷电机、单相直流无刷电机驱动芯片
直流无刷(BLDC)电机基础知识
拆解发现一个集成控制+霍尔+H桥驱动多合一的无刷驱动芯片,竟然才才才8毛?
直流无刷电机(BLDC)简介
直流无刷电机(Brushless DC Motor,简称BLDC)是一种不使用机械换向触头(碳刷)的直流电机,通过电子控制器实现换向取代传统带碳刷的直流电机,所以又被称为电子式可调速直流电动机或电子式换向直流电机。
与此相对应的就是传统的DC电机(有刷电机)。DC电机在磁场中放置线圈,电流在线圈中流动时,线圈受磁极作用旋转,通过改变电流方向实现持续旋转。DC电机中有两个不可或缺的结构,即换向器和电刷。“换向器”部分由“电刷” 供电,“电刷”位于“换向器”的上方,且会随着电机的旋转不断移动。通过改变电刷的位置,可实现电流方向的改变。其中,换向器的作用是切换线圈中电流的流向,反转磁极的方向,从而让电机始终保持向右旋转;而电刷的作用则是向与轴一同旋转的换向器供电。
BLDC电动机电机采用永磁体来做转子,转子里是没有线圈的,不需要换向器和电刷,取而代之的是作为定子的线圈。
总结:DC电机(有刷电机)中被固定的永磁体所制造出的磁场是不会动的,通过控制线圈(转子)在其内部产生的磁场来旋转,要通过改变电压来改变旋转数。
BLDC电机的转子是永磁体,通过改变周围的线圈所产生的磁场的方向使转子旋转。通过控制通向线圈的电流方向和大小来控制转子的旋转。
无刷电机工作原理
无刷直流电机有三种配置:单相,两相和三相。其中,三相BLDC是最常见的一种。一般情况下单相和三相的这两种无刷电机在日常电器产品中使用使用比较多。这两种结构的无刷电机底层原理相同,但控制方式稍有不同。
单相无刷电机内部所有绕组由一根线完成,各绕组间电流方向不同,在适当位置和时机改变电流方向就能控制电机转动。这种结构一般用4个mos管控制,使用具备H 桥功能的芯片并辅以反馈辅助信号,就能像控制普通电机一样控制它,控制方式相对简单,在散热器风扇等产品中应用广泛。
和单相结构不同,三相无刷电机内部绕组分为三组,表面上它是三组独立的绕组,但是其内部实际还是相互联通的。相比于单相结构,这种结构的电机在速度控制与整体噪音方面更有优势,所以这种结构的无刷电机使用范围更广。其内部通常被简化为如下所示的星型结构:
控制三相无刷电机通常需要6个mos管,在合适的时机(由反馈信号给予)切换电路导通方向从而驱动转子旋转。
无刷电机绕组导通与旋转控制示意图如下:
单相无刷直流电机驱动OCH29893
芯片包含一个用于磁感应的片上霍尔传感器、一个用于放大霍尔电压的放大器和一个低导通电阻(RDSON)H桥(全桥)驱动器。输出电流限制高达500mA。具有3.2V至24V的宽输入电压范围。集成了软启动功能。
用在一些小风扇、小风机上。电机转子是个电磁铁,当转到切换角度时,磁场方向变化被霍尔检测到,然后芯片控制H桥切换电流方向。