基于PI BRD1165C & Toshiba TMP375FSDMG 的3-phase BLDC Motor之吊扇应用方案

马达的运用,一直以来都是生活中不可或缺的要素,尤其针对家电类小型化的应用更是越来越广泛,譬如:冰箱、吊扇、吹风机、扫地机器人、抽水马达等,都是经常使用的电器,然而传统马达使用容易,但旋转转子与金属的摩擦造成机械上的损耗外,也因为接触点的不良造成电力上的损失,反而产生能源上的浪费。


随著现今环保意识抬头,直流无刷马达(BLDC)渐渐取代传统马达,其优点除了可靠度高(几乎不会损坏),效率更高(能源的充分利用),还包含了寿命长,启动快速且控制容易,体积小容易制造,且不会产生金属屑、碳粉等污染,皆是目前不可或缺的优势,配合MCU的控制,让马达的运用更加智慧,也达到更节能之需求与目的。


Power Integrations BridgeSwitch属于半桥型的应用,简化了单相或多相的BLDC开发流程,可应用于最高达到300W变频器输出功率,内建600V的 N 通道功率FREDFET,提供超缓、快速恢复二极体,因为只有极小的逆向回复,因此让本体的积热更少(减少switch loss),更适合硬切换开关变频器驱动器的运用,无需额外的辅助电源,简化了传统需要多组的电源电路,此外BridgeSwitch 提供特有的瞬间相位电流输出讯号,简化了无感测器控制设计的实施,同时因为内建两个功率 FREDFET,因此仅需利用PCB进行散热,不需要额外的散热片,除了空间与成本上的节省,也不会因散热片造成可能的干扰,最后BridgeSwitch还拥有多种故障保护(OTP、OCP、系统故障、同时导通锁闭)与外部侦测监控(智慧传输),透过双向汇流排式开汲极单线界面,除了可更精确控制,也可即时了解马达的运转状况,借此进行控制,提升能源的利用率。


在电机控制技术中,需要复杂的高速计算和高级软件开发的向量控制是一种新趋势。


新的东芝原始向量引擎实现了简单,低成本的向量控制。 向量引擎是专用于电机控制的微处理器。 向量引擎执行典型的计算,包括从三相电机电流到两相的转换,以及旋转坐标的变换/计数器变换。 这些功能降低了软件的CPU利用率,而用户指定的位置估计和速度控制(取决于系统配置和控制方法而变化)由软件执行。


向量引擎的任务最多可以选择16种类型。 通过将向量引擎与用户系统相结合,可以实现电机控制的高度灵活性。


东芝TMP375FSDMG with VE MCU它是一款高性能32位ARM微控制器,采用称为“向量引擎”的微处理器,用于无刷无传感器电机,采用磁场定向控制(FOC)实现正弦电流,实现最佳效率,噪声,动态响应和许多其他优势。

场景应用图

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产品实体图

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展示版照片

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方案方块图

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核心技术优势

 效率高达 98%,透过额定的连续有效值电流避免使用外部散热片,同时受控的 FREDFET 切换速度可减少 EMI。  采用 600 V 的 N 通道功率 FREDFET,超缓、快速恢复二极体。  无需进行外部感测和采用放大电路。  自偏压式低压侧和高压侧驱动器,无需采用辅助电源供应器。  裸露的焊垫可以透过 PCB 实现散热。  BridgeSwith的UL测试报告: UL Informative Report IEC 60335-1 家用及类似用途电器产品安全。  内部双级过温过载保护。  同时导通锁闭保护。  双向汇流排式开汲极单线界面。  发往系统 MCU 的报告状态更新。  内部过流或过温故障保护,系统级故障保护与包含装置识别。  向量控制引擎 (VE+): 马达控制计算电路

方案规格

Input Voltage:270~365Vdc Input Current:0.9Arms Input Power:309W Output Power:300W Motor Phase Current:0.9Arms PWM Carrier Frequency:12~20KHz Efficiency:97%

技术文档

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Power Integrations直流無刷馬達(BLDC)驅動器搭載Toshiba TMP375FSDMG實現積體裝置保護和智慧監控功能

應用場景描述

           馬達的運用,一直以來都是生活中不可或缺的要素,尤其針對家電類小型化的應用更是越來越廣泛,譬如:冰箱、吊扇、吹風機、掃地機器人、抽水馬達等,都是經常使用的電器,然而傳統馬達使用容易,但旋轉轉子與金屬的摩擦造成機械上的損耗外,也因為接觸點的不良造成電力上的損失,反而產生能源上的浪費。

隨著現今環保意識抬頭,直流無刷馬達(BLDC)漸漸取代傳統馬達,其優點除了可靠度高(幾乎不會損壞),效率更高(能源的充分利用),還包含了壽命長,啟動快速且控制容易,體積小容易製造,且不會產生金屬屑、碳粉等汙染,皆是目前不可或缺的優勢,配合MCU的控制,讓馬達的運用更加智慧,也達到更節能之需求與目的。

方案規格

           Power Integrations BridgeSwitch屬於半橋型的應用,簡化了單相或多相的BLDC開發流程,可應用於最高達到300W變頻器輸出功率,內建600V的 N 通道功率FREDFET,提供超緩、快速恢復二極體,因為只有極小的逆向回覆,因此讓本體的積熱更少(減少switch loss),更適合硬切換開關變頻器驅動器的運用,無需額外的輔助電源,簡化了傳統需要多組的電源電路,此外BridgeSwitch 提供特有的瞬間相位電流輸出訊號,簡化了無感測器控制設計的實施,同時因為內建兩個功率 FREDFET,因此僅需利用PCB進行散熱,不需要額外的散熱片,除了空間與成本上的節省,也不會因散熱片造成可能的干擾,最後BridgeSwitch還擁有多種故障保護(OTP、OCP、系統故障、同時導通鎖閉)與外部偵測監控(智慧傳輸),透過雙向匯流排式開汲極單線介面,除了可更精確控制,也可即時瞭解馬達的運轉狀況,藉此進行控制,提升能源的利用率。

在電機控制技術中,需要復雜的高速計算和高級軟件開發的向量控制是一種新趨勢。

新的東芝原始向量引擎實現了簡單,低成本的向量控制。 向量引擎是專用於電機控制的微處理器。 向量引擎執行典型的計算,包括從三相電機電流到兩相的轉換,以及旋轉坐標的變換/計數器變換。 這些功能降低了軟件的CPU利用率,而用戶指定的位置估計和速度控制(取決於系統配置和控制方法而變化)由軟件執行。

向量引擎的任務最多可以選擇16種類型。 通過將向量引擎與用戶系統相結合,可以實現電機控制的高度靈活性。

東芝TMP375FSDMG with VE MCU它是一款高性能32位ARM微控制器,採用稱為“向量引擎”的微處理器,用於無刷無傳感器電機,採用磁場定向控制(FOC)實現正弦電流,實現最佳效率,噪聲,動態響應和許多其他優勢。