如何为您的设计找到合适的电机控制驱动器

东芝的MCD系列满足广泛的应用范围

当你在工作场所、咖啡馆或客厅里最喜欢的桌子上阅读这篇文章时，你很可能离至少一个电机很近，它可以帮助你旋转电脑硬盘、打印这篇文章、研磨咖啡豆、为你的浓缩咖啡泵热水、循环冷空气或振动你的手机。而这仅仅是今天电机为我们所做的一小部分。

在消费电子、家用电器、计算机和外围设备、医疗设备和汽车等广泛领域，只要需要连续运动或精确定位，电机就会找到家。

根据您的项目要求和成本考虑，如果是低功耗设计，您最有可能从三种类型的电机中选择-刷直流（BDC）、无刷直流（BLDC）或步进电机。根据电机的不同，您需要合适的电机控制驱动器（MCD）来打开和关闭电机，调节速度和扭矩，并实现高效率。

有刷直流电机

刷直流电机是三种电机中最简单的一种，也是我们在学校第一次读到的。由于转子或电枢上有绕组，定子上有永磁体或励磁绕组，这些电机需要换向器和电刷在旋转过程中改变绕组的极性，以便扭矩在一个方向上持续发展。由于这些电机的制造和控制相对简单，它们通常更便宜，虽然它们通常用于玩具和其他对成本敏感的应用，但它们也可以应用于家用电器，如电动百叶窗和锁。

控制BDC相对简单——改变施加在电机上的平均电压改变其速度——可以通过H桥和微控制器实现；然而，驱动器IC的选择可能需要一些考虑。

东芝电子设备与存储公司（TDSC）的宽工作电压范围简化了这一点。其工作电压范围从4.5 V到44 V，适用于大电流（小于3.5 A）设备，如办公自动化设备、银行终端、家用电器，包括机器人吸尘器、电子锁和小型机器人等电池供电产品，以及使用5 V USB电源的设备。该驱动器在待机状态下仅消耗1μA，采用小型8针HSOP8表面贴装封装。

如果您需要更低的工作电压但更大的电流，则是一款双H桥驱动IC，提供1.8 V至7.0 V的工作电压范围和两种电流模式——两个通道中具有2.0 a DC和2.5 a DC峰值（小于10毫秒）的小电流模式，以及组合通道中具有4.0 a DC和5.0 a DC峰值的大电流模式。其低导通电阻意味着更多电流流过电机以获得更高的扭矩。如果您的项目涉及使用3.7伏锂离子电池的移动设备，如相机和便携式设备，或燃气炉执行器、智能仪表、电子锁等家用电器，或使用两个1.5伏干电池的其他应用，则该驱动程序的特性组合使其非常适合中的设计。

TDSC为BDC电机提供了更多的设备，其中一些设备与普通刷电机驱动器的引脚兼容，因此工程师可以根据不断变化的市场需求，在对设计进行最小更改或不更改的情况下交换零件。

无刷直流电机

无刷直流电机在机械上比有刷电机简单，通常转子上有永磁体，定子上有绕组。无刷直流电机消除了噪音大、容易产生火花、扭矩限制的机械换向，同时提供了更高的扭矩和速度。然而，它们需要精确的控制，以实现其在从计算机风扇到工业设备伺服机构等应用中所承诺的更高效率。

通过使用霍尔效应传感器测量磁铁的位置，或通过检测无传感器无刷直流电机中的反电动势过零，并通过电机驱动器反馈该信息，可以实现对流过线圈的电流极性和幅值的控制及其与转子的同步。但在转速范围内，需要反复调整电机电压和电机电流之间的相位差，以实现最佳效率特性。然而，在高速驱动器中，由于高频电感，电流往往滞后。

TDSC的专有智能相位控制（InPAC）技术使无刷直流电机控制更简单、更准确。它通过霍尔信号比较电机电流的相位和电机电压的相位，并将结果反馈给电机电流控制。电机电压和电机电流之间的相位差的调整仅需初始设置即可在广泛的电机速度范围内自动完成。这大大减轻了工程师的开发负担。

TDSC有四个新的三相无刷直流电机控制解决方案，使用该技术，控制器部件TC78B041FNG，EL，封装在SSOP30封装中，TC78B042FTG封装在VQFN32封装中，完全集成的驱动器TC78B016FTG，以及带有集成门驱动器TC78B027FTG的控制器。MCDs使用正弦波驱动系统实现平滑的电流波形，以减少空调、风扇、空气净化器、泵以及工业设备等应用中高速电机的噪声和振动。

如果您的项目允许无传感器无刷直流电机降低电机成本，TDSC还提供用于无传感器操作的MCD。是一种三相脉宽调制（PWM）斩波器驱动器，通过改变PWM占空比来控制电机速度。输出电流最大额定值为3 A，电源最大额定值为25 V，在120°、135°和150°下提供重叠换向，可选择软开关、可调启动设置、过电流保护、热关机和欠压锁定。TC78B009FTG是一种具有集成栅极驱动器部分的新型控制器，它为设计人员提供了为应用场合确定适当功率级MOSFET尺寸的灵活性。TC78B009FTG正在采样，计划于2020年第一季度投产。

步进电机

您可能还会遇到的第三种电机是步进电机。它适用于需要高精度角运动的设计，如台式打印机、3D打印机、安全摄像机、摄像机镜头、医疗扫描仪、智能照明和数控铣床。

步进电机通过控制输入脉冲的脉冲宽度、占空比或周期来管理。步进电机控制的挑战在于避免失速，因为电机或电子设备可能会烧坏-如果在过载或快速变速过程中失去同步，则电机会在驱动器仍在全力运行时失速。这需要您提供足够的电流裕度，以防止突然的大扭矩变化。然而，这种设置的权衡是效率降低和产热增加。

通过添加传感器和微控制器，通过实时监测扭矩和电流反馈来实现电流调整，可以减少额外电流，以避免这种权衡；然而，这增加了设计的复杂性和成本。

TDSC的主动增益控制（AGC）技术通过根据所需扭矩自动优化电机电流来解决这一问题。这可以防止电机失速，并提供最佳控制，以提供最佳效率和尽可能低的发热。

该公司的一部分，双极步进电机驱动器，提供超平滑128微步（每四分之一周期）驱动32个常规步骤，利用AGC技术。其额定电压为50伏/五安培，为应用程序提供高功率驱动，包括3D打印机、监控摄像机、自动取款机和OA设备。

此外，TB67S128FTG使用该公司先进的动态混合衰减（ADMD）技术，该技术比传统的混合衰减模式更有效、更快地释放感应电机电流。ADMD可以将通常低速的步进电机拉伸到其极限，而不会遗漏步骤。该部件还利用TDSC的先进电流检测系统（ACDS）技术检测电流限制，无需外部电流感应电阻器，从而减少空间、部件数量和物料清单（BOM）成本。

满足所有电机控制需求的驱动器

TDSC通过解决所有电机类型和广泛的电压和功率要求，使MCD选择更容易。它涵盖了同样广泛的应用，包括家用电器、工业设备、办公机器和计算机外围设备。此外，它有多种软件包，如HSIP、HZIP、WQFN EP、HSOP和VQFN EP，其中许多软件包与pin兼容。

今天访问，选择最符合您设计要求的TDSC MCD。