设计工程师在设计中使用电机驱动器时面对一些共通的挑战。首先,当今的大多数设计都要求电机驱动应用及相关电机驱动IC和元件提供低能源(解释:向自然界提供能量转化的物质)消耗和高能效。例如,在如果风扇驱动器电路板位于密封壳体内部,就会产生热量,要求额外的能源消耗来将它冷却。因此,就需要使用内置风扇在内部环流冷风,以减少热量并管理散热。故工程师可能会要求低功率损耗,同时还要求强大、具备高能效冷却功能的电机。
从终端用户角度来讲,极需要降低电机产生的噪声,以避免造成不适的感觉。步进电机驱动为了进一步提高驱动系统的高频响应,可采用升频升压功率驱动接口。这种接口对绕组提供的电压与电机的运行频率成线性关系。它的主回路实际上是一个开关稳压电源,利用频率-电压变换器,将驱动脉冲的频率转换成直流电平,并用此电平去控制开关稳压电源的输入,这就构成了具有频率反馈的功率驱动接口。步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制电机,是现代数字程序控制系统中的主要执行元件,应用极为广泛。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度,称为“步距角”,它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。设计人员还必须能够补偿系统中的任何外部噪声或振动。再次,无论是因为居住空间有限或是用户偏好,消费者对紧凑型方案的需求高是一项普通的消费趋势。这趋势导致更小尺寸及低噪声的电机更受偏好,但这在尝试补偿其它设计要求时并不总是具有可能性。
值得注意的是,由于要求高压电源来驱动白家电及工业等应用,步进电机及步进电机驱动器的耐用性及安全性至关重要。步进电机驱动步进电机不能直接接到工频交流或直流电源上工作,而必须使用专用的驱动器,如图所示,它由脉冲发生控制单元、功率驱动单元、保护单元等组成。图中点划线所包围的二个单元可以用微机控制来实现。更不用说工程师需要选择能够控制速度的可靠电机。
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