【導讀】隨著人們健康意識的提高，智能清潔電器越來越普及，用戶對吸塵器的體積、功率、便攜性等的要求也在逐漸提高，尤其是無線吸塵器。
然而市場上的吸塵器電機大多以串激交流電機和永磁直流有刷電機為主，這兩類電機的使用壽命與碳刷息息相關(guān)：壽命短、體積大、重量大并且效能低，并不能很好地滿足市場需求。再加上電池的影響，吸塵器想要“甩掉辮子”并不容易。
基于吸塵器對電機小體積、重量輕、長壽命、高性能的新需求，無刷直流電機（BLDC）壽命長、易于控制的特點則很好地滿足了吸塵器設計中多應用集成的需求，也為個性化的吸塵器設計提供了更多的可能。
● BLDC電機的高效率體現(xiàn)在可以控制它的回旋力（扭矩），使其始終保持最大值；因此，BLDC電機可以絲毫不差地得到需要的扭矩和旋轉(zhuǎn)數(shù)等，通過精確地控制來抑制電機的發(fā)熱和電力消耗。若是電池驅(qū)動，則能通過周密的控制，延長驅(qū)動時間。除此之外，還有耐用、電氣噪音小等特點。
● 用于工業(yè)應用的BLDC電機旨在提供受保護的高效小型解決方案，其中三相橋式開關(guān)電路是核心，其控制通常使用微控制器（MCU）或其他ASIC來協(xié)調(diào)其開關(guān)，以滿足精確的開關(guān)計時要求。這可能會帶來挑戰(zhàn)，因為大多數(shù)MCU輸出并沒有針對驅(qū)動功率晶體管進行優(yōu)化。因此，通過更快地對柵極電容進行充放電來縮短過渡期的持續(xù)時間是有好處的。柵極驅(qū)動器是一個用于放大來自微控制器或其他來源的控制信號，從而使其適應半導體開關(guān)高效運行的電路。
● 對電機精準控制及其后續(xù)調(diào)整對MCU的要求較高，這對死區(qū)時間和輸入信號的可變性也有一定要求。瑞薩給到的解決方案是：智能柵極驅(qū)動器BLDC電機控制。
系統(tǒng)優(yōu)勢
● 允許采用極簡MCU，無需三相耦合的S/H電路進行電流傳感；
● PWM的輸入信號僅由PWMhi信號組成，擁有可調(diào)死區(qū)時間的PWMlo由柵極驅(qū)動器生成；
● 廣泛的電機功能：電壓5~60V，電流最大2A。
系統(tǒng)框圖
目標應用
● 通風機/風機
對于通風機和風機而言，改變通風機的風量和風壓，以滿足使用工況變化的要求，稱為性能調(diào)節(jié)。常用的調(diào)節(jié)方法中，就經(jīng)濟性能而言，改變通風機轉(zhuǎn)速的這種方法較好，但比較復雜。改變轉(zhuǎn)速時需考慮葉輪強度和電動機負荷條件。
● 真空吸塵器
真空吸塵器的電機上附有風扇，電動抽風機通電后高速運轉(zhuǎn)，使吸塵器內(nèi)部形成瞬間真空，內(nèi)部的氣壓大大低于外界的氣壓，在這個氣壓差的作用下，塵埃和臟東西隨著氣流進入吸塵器桶體內(nèi)，再經(jīng)過集塵袋的過濾，塵垢留在集塵袋，凈化的空氣則經(jīng)過電動機重新逸入室內(nèi)，起到冷卻電機、凈化空氣的作用。
● 加熱器系統(tǒng)
隨著電力電子技術(shù)和BLDC電機的發(fā)展，加熱器系統(tǒng)逐漸從“交流變頻”變?yōu)椤爸绷髯冾l”。現(xiàn)在的超高壓直流輸變電輸電過程中，因為在功率一定的條件下，電流越大損耗越大，“超高壓-直流”可以達到節(jié)能、環(huán)保的目的。
組合元件
● RAA227063是一款智能柵極驅(qū)動器IC，適用于BLDC電機應用。它集成了三個半橋智能柵極驅(qū)動器，能夠驅(qū)動多達三個N溝道的MOSFET橋，并支持4.5~60V的橋式電壓。每個柵極驅(qū)動器支持高達1A的源極電流和2A的灌電流峰值驅(qū)動電流，并具有可編程的驅(qū)動強度控制。
RAA227063實現(xiàn)了可調(diào)節(jié)和自適應死區(qū)時間，以確保穩(wěn)健性和靈活性。有源柵極保持機制可防止米勒效應引起的交叉?zhèn)鲗В⑦M一步增強魯棒性。
● MOSFET適用于開關(guān)（電機驅(qū)動等）和負載開關(guān)應用，低導通電阻、高速開關(guān)和高魯棒性。
● RA2E1產(chǎn)品群是RA系列的入門級單芯片微控制器，其基于48MHz Arm? Cortex?-M23內(nèi)核，具有高達128kB的代碼閃存以及16kB的SRAM。這款產(chǎn)品采用優(yōu)化的制程和瑞薩電子的低功耗工藝技術(shù)，是業(yè)界一流水平的超低功耗微控制器。RA2E1產(chǎn)品支持1.6~5.5V的寬工作電壓范圍和多種封裝，如LQFP、QFN、LGA、BGA和WLCSP。RA2E1可與RA2L1產(chǎn)品群引腳和外圍設備兼容，特別適用于電池供電應用和空間受限應用，以及其他需要高性能和低功耗的系統(tǒng)。
本方案為電機應用提供了更多可能性，將實用性與便攜性相統(tǒng)一，助力進一步擴大相應市場。
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