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亞德分享:馬達控制技術相關(from EETimes Taiwan)

  也許你曾經在廣告中看到或聽到一句廣告詞「最高品質靜悄悄」,這原是多年前某家冷氣業者主打的產品特性。現今消費者不只希望冷氣可以安靜又省電,而是所有的電器都能如此,尤其是身處開放空間時。現階段,降低電器噪音的方式很多,但最好的方法是從源頭避免噪音的產生——精準控制馬達運轉,不僅可降低噪音,還能提高能源效率。

  德州儀器(TI)無刷直流馬達驅動器產品線經理Punya Prakash表示,細數減少家電噪音的方式,Prakash指出有三種,一是最常見的阻隔法,利用較厚的材質罩住電器,避免噪音發散出來;二是形塑聲學曲線,讓人類的耳朵感受不到電器發出的噪音;第三則是最佳辦法,精準控制馬達以降低馬達運轉產生的噪音。因此,當身邊的電器數量越來越多時,消費者會期盼各種電器無論是單獨或是同時運轉時能夠更安靜,同時還要省電。為滿足消費者的需求,許多家電內部現在已不用交流馬達,而是改採直流永磁馬達。

  不過,即使使用了直流永磁馬達,或是無刷直流馬達,獲得降低噪音與功耗的優點,但對設計者來說,反而增添了新的挑戰。Prakash介紹,雖然無刷直流馬達的功率效率較高,但卻需要使用更複雜的硬體與最佳化的軟體設計,才能實現高性能,不僅如此,所需的元件數量也會增加,導致整體PCB尺寸變大,成本也會隨之提升。

  為協助解決上述難題,德州儀器推出無程式碼、無感測器梯形控制和磁場導向控制(FOC)功能的70W無刷直流馬達驅動器。Prakash介紹,調校馬達是相當繁瑣且漫長的過程,新無刷直流馬達驅動器讓工程師可在不到10分鐘內啟動馬達,協助工程師大幅省下調校時間,且能夠設計出多樣化的大小家電,以及醫療應用,如人工呼吸器與連續性正壓呼吸器(CPAP)機器等。

  另外,新產品整合即時控制功能與18個離散元件,使其可加快系統回應時間,並減少70%的電路板空間,還能提供最佳的聲學效能,讓終端產品真正安靜又省電。Prakash說明,新的兩款馬達驅動器皆具備無程式碼、無感測器、高整合度特性,唯一的區別在於各為梯形控制與磁場導向控制,因此兩者的應用也稍有不同,梯形控制較適合需快速啟動和高轉速的馬達,因此適用於包括掃地機器人等家電;而內建磁場導向控制的驅動器則是用於須平滑控制馬達與低噪音的醫療裝置或印表機。

  Prakash坦言,與梯形控制技術相比,透過磁場導向控制技術來控制馬達,雖然具備精準度高等較多優點,但由於其本身就是較為複雜的一種馬達控制法,因此實作時需要花較多的時間精力。但這些開發上的難題,德州儀器最新的驅動器產品與該公司提供的各種開發資源,已可進一步簡化設計複雜度,因此未來應該會有越來越多產品設計師利用磁場導向控制功能來實現馬達的精確控制。

本文轉載自《電子工程專輯:最高品質靜悄悄 從源頭馬達控制做起》

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