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    直流電機:運行階段、故障檢測和保護以及直流電機驅(qū)動器應(yīng)用

    發(fā)布時間:2023-10-25 來源:MPS 責任編輯:wenwei

    【導讀】本文將對直流 (DC) 電機進行綜合性描述,并著重闡述直流電機在三個運行階段的電氣參數(shù)、異常運行情況以及直流電機的常見應(yīng)用,如監(jiān)控攝像機、智能門鎖和螺線管驅(qū)動器。


    直流電機的定義


    直流電機是將電能轉(zhuǎn)換為機械能的裝置,其電氣參數(shù)隨運行狀態(tài)而變化。在直流電機的常規(guī)操作中,有三個運行階段的電氣參數(shù)變化最為劇烈,其值可能比穩(wěn)態(tài)運行期間高出好幾倍。這三個運行階段描述如下:


    1. 啟示:在此階段,由于電機的反電動勢(EMF)較小,啟動電流明顯高于電機的額定工作電流。

    2. 制動:直流電機在制動時會被施加反向旋轉(zhuǎn)力,從而停止原本的旋轉(zhuǎn)。在此階段,電機電流和電壓的變化可能隨所使用的制動方法而變化。如果采用常用的短路制動法,則會產(chǎn)生較大的短時制動電流,將導致電機內(nèi)部繞組和電機驅(qū)動電路產(chǎn)生大量功耗。

    3. 反轉(zhuǎn):當電機電壓反加時,電機被迫向相反方向旋轉(zhuǎn)。此階段的運行條件最為極端,電機經(jīng)歷的電流和電壓變化最大。如果采取的措施不恰當,電機和電機驅(qū)動芯片都可能被損壞。


    異常運行情況


    電機常會出現(xiàn)繞組兩端短路的情況;如上所述,這會在電機驅(qū)動芯片中產(chǎn)生較大的短路電流和熱量。另外,當電機快速制動或減速時,電機繞組電流將可能通過電機驅(qū)動芯片反向流入輸入電源;這會增加輸入電壓 (VIN),讓電機本質(zhì)上變成發(fā)電機。這兩種異常運行情況都可能損壞電機驅(qū)動芯片。


    由于電氣參數(shù)很容易在電機運行過程中發(fā)生變化,因此必須采取適當?shù)谋Wo措施來保護電機及其驅(qū)動芯片免于損壞。電機驅(qū)動芯片可提供的保護功能包括:過流保護(OCP)、過壓保護(OVP)和過溫保護(OTP)等。


    常見應(yīng)用


    直流電機廣泛應(yīng)用于冰箱、汽車、醫(yī)療設(shè)備(如健身監(jiān)測儀)、航空航天、消費電子(如無人機和游戲控制器)等領(lǐng)域。MPS 提供 MP6508A、MP6614 和 MPQ6612A-D-AEC1 等出色的電機驅(qū)動器解決方案,下文將對此進行詳述。


    監(jiān)控攝像機


    MP6508A 是一款先進的電機驅(qū)動器,其每通道可提供高達 1.2A 的電機電流。它集成了由 N 溝道功率 MOSFET 組成的全橋,工作電壓范圍為 2.7V 至 18V。MP6508A 可用作監(jiān)控攝像機中的直流電機驅(qū)動器,通過可靠的電機控制實現(xiàn)傾斜、平移和變焦等基本功能。


    MP6508A 采用小尺寸 QFN-16 (3mmx3mm) 封裝,背面帶散熱焊盤以幫助散熱。考慮到攝像機需要在各種室內(nèi)或室外環(huán)境中運行,小尺寸與散熱能力至關(guān)重要。


    圖 1 顯示了 MP6508A 的典型應(yīng)用電路。


    1695714260287270.jpg

    圖1: MP6508A典型應(yīng)用電路


    智能門鎖


    MP6614 是一款 H 橋電機驅(qū)動器,它可以驅(qū)動一臺直流電機、步進電機的一個繞組或其他負載。該器件通過驅(qū)動鎖定結(jié)構(gòu)中的可逆電機來實現(xiàn)電子智能鎖的鎖定動作。MP6614 具有內(nèi)部電流采樣電路以及逐周期電流調(diào)節(jié)和限制功能,因此不需要低歐姆分流電阻器。


    圖 2 所示為 MP6614 的典型應(yīng)用電路。


    1695714243474131.jpg

    圖2: MP6614典型應(yīng)用電路


    螺線管驅(qū)動器


    MPQ6612A-D-AEC1 是另一款 H 橋電機驅(qū)動器,可用于螺線管驅(qū)動器,實現(xiàn)對直流電機、步進電機和其他負載的精確控制。MPQ6612A-D-AEC1 的可逆電機驅(qū)動功能通過管理 H 橋的輸入信號來啟用和禁用螺線管驅(qū)動器。該器件可用于信息娛樂系統(tǒng)以及汽車顯示系統(tǒng)(包括導航、抬頭顯示和儀表盤)。


    圖 3 顯示了 MPQ6612A-D-AEC1 的典型應(yīng)用電路。 


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    圖3: MPQ6612A-D-AEC1典型應(yīng)用電路


    結(jié)語


    本文回顧了電機各個運行階段電氣參數(shù)的變化,以及針對異常運行情況進行保護的重要性;還介紹了 MPS 針對常見應(yīng)用的電機驅(qū)動器解決方案,包括監(jiān)控攝像機、智能門鎖和螺線管驅(qū)動器,這些方案分別采用了 MP6508A、MP6614 和 MPQ6612A-D-AEC1。


    如需了解更多信息,請參閱 MPS 豐富的電機驅(qū)動器和電機控制器產(chǎn)品。MPS 提供可用于打印機的步進電機驅(qū)動器、可用于玩具的有刷直流電機驅(qū)動器以及可用于電動工具的無刷直流驅(qū)動器(BLDC驅(qū)動器)。



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