【導讀】機器人必需裝配多個電機，才能夠用于移動機器人主體或是機器人的手臂、四肢，其中又以使用無刷直流電機（BLDC）為主流，為了高效的驅(qū)動無刷電機，便得選擇合適的無刷電機驅(qū)動器。本文將為您介紹無刷電機與驅(qū)動器的特性與選擇要點，以及由安森美（onsemi）推出的無刷電機驅(qū)動器的產(chǎn)品特性。
比有刷電機更加高效的無刷電機
無刷電機和有刷電機是兩種不同的電機類型，它們的主要區(qū)別在于其內(nèi)部的電刷結構是否存在。有刷電機內(nèi)部有一對電刷與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子接觸，通過電刷將電能傳遞給轉(zhuǎn)子，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動。而無刷電機則不需要電刷，通過內(nèi)部的電子控制器（如晶體管）控制電流方向，直接向轉(zhuǎn)子中的磁鐵施加電磁力，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動。
由于無刷電機沒有電刷，因此可以在高速運轉(zhuǎn)時減少摩擦和磨損，因此通常比有刷電機更有效率。此外，無刷電機還可以更精確地控制轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，因此更加適合需要高精度運動控制的應用。
另外，由于有刷電機的電刷部分容易磨損，需要定期更換，因此需要更多的維護工作。無刷電機則不需要這些維護工作，因此更加方便使用。不過，在通常情況下，無刷電機比有刷電機成本更高，但隨著無刷電機技術的不斷進步和市場競爭的加劇，無刷電機的成本已經(jīng)越來越接近有刷電機。
由于無刷電機使用的是電子控制器來管理磁場和電流，因此它比傳統(tǒng)的有刷電機更加高效，且無刷電機能夠在低轉(zhuǎn)速下提供高轉(zhuǎn)矩，這使得它們適用于需要啟動力的應用，如電動工具和機器人等。由于無刷電機能夠在高轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)，這使得它們適用于需要高速運動的應用，如無人機和電動車等。
此外，因為無刷電機使用的是電子控制器，而不是電刷和集電器等機械零件，因此它們比傳統(tǒng)的有刷電機更加耐用，加上由于無刷電機的運轉(zhuǎn)是通過電子控制器調(diào)節(jié)電流而實現(xiàn)的，而不是通過機械的摩擦和接觸來實現(xiàn)，因此它們通常比傳統(tǒng)的有刷電機更加安靜。由于無刷電機比傳統(tǒng)的有刷電機具有更好的性能和壽命，因此它們被廣泛應用于各種應用中，包括工業(yè)自動化、家用電器、電動工具、無人機、電動車等。
無刷電機的選購要訣
選擇無刷電機時，首先您需要確定您的應用需要什么類型的無刷電機，例如您是需要高轉(zhuǎn)矩、高速度還是兩者兼?zhèn)涞臒o刷電機，這樣才能為您的應用提供最佳的效能。此外，還需要根據(jù)電源供應和應用需求，來選擇正確的無刷電機電壓和功率。一般來說，輸入電壓和功率越高，無刷電機的性能就越好，但相應的成本也會增加。
另一方面，您需要確定應用所需的轉(zhuǎn)速范圍，并選擇能夠提供所需轉(zhuǎn)速的無刷電機。無刷電機的效率很重要，因為高效的無刷電機可以節(jié)省能源和降低使用成本。因此，選擇高效的無刷電機可以為您的應用帶來更好的效能和經(jīng)濟效益。再來還需要選擇具有良好耐用性和壽命的無刷電機，這樣可以減少維修和更換零件的次數(shù)，并降低使用成本。最后，需要選擇一個可靠的品牌和高質(zhì)量的無刷電機，以確保您的應用能夠長時間穩(wěn)定運行，并為您帶來最大的效益。
選擇無刷電機驅(qū)動器的重點
選擇完無刷電機，便得開始選擇無刷電機驅(qū)動器。首先，您需要確定您所使用的無刷電機類型，例如直流無刷電機、步進無刷電機等，并選擇相應的無刷電機驅(qū)動器。再來則需要根據(jù)您所使用的無刷電機的電流和電壓，來選擇相應的無刷電機驅(qū)動器。通常，無刷電機驅(qū)動器的最大電流和最大電壓應該大于無刷電機的額定電流和額定電壓。
此外，無刷電機驅(qū)動器有多種控制方式，例如PWM控制、脈沖方向控制等，因此需要選擇適合您的應用的控制方式，再來需要確定您的應用是否需要速度控制功能，如果需要，便需要選擇支持速度控制的無刷電機驅(qū)動器。無刷電機驅(qū)動器通常具有過電流保護、過熱保護等保護功能，您需要確定應用是否需要這些保護功能，以選擇相應的無刷電機驅(qū)動器。當然，可靠的品牌和高質(zhì)量的無刷電機驅(qū)動器將有助于您的應用能夠穩(wěn)定運行，確保整體系統(tǒng)的運作效率。
易于使用的無刷電機驅(qū)動器
針對高精度的機器人應用，安森美推出了NCD83591無刷電機驅(qū)動器，這是一款用于電機控制應用的三相60V柵極驅(qū)動器。NCD83591相當易于使用，具有高增益帶寬電流檢測放大器，非常適合梯形電機控制應用。它包括高側5至250mA的可配置FET恒定柵極驅(qū)動源電流，這是低側成比例的灌電流的2倍。高側柵極和源極輸出引腳驅(qū)動可通過嵌入式電荷泵啟用，允許直流靜態(tài)驅(qū)動，并可承受-12V直流電壓。
NCD83591支持內(nèi)部產(chǎn)生的柵極驅(qū)動電源電壓，寬工作電壓范圍使該器件非常適合5 V（最小值）至60 V（最大值）的工業(yè)和商業(yè)應用，容差則為4 V至70 V。柵極驅(qū)動器采用小尺寸QFN28 (4x4)封裝，集成度高，是優(yōu)化整體BOM成本的理想選擇。
NCD83591是具有70V absMax的60V三相柵極驅(qū)動器，具有嵌入式電流檢測放大器，外部可配置為嵌入式10MHz GBW通用放大器，可用于高端柵極驅(qū)動的集成電荷泵，可通過VDRV引腳的輸入電平進行16種設置，可用于交叉?zhèn)鲗ПＷo和優(yōu)化死區(qū)時間的柵極感應。
NCD83591具有可用于電流檢測，嵌入式電荷泵功能允許直流靜態(tài)驅(qū)動，支持強阻斷電流防止自導通功能，在VDD（核心）電源丟失期間，內(nèi)部柵極下拉至GND，支持VM、VGL和VGH?VM上的欠壓鎖定，具備5 V/3.3 V兼容6輸入控制功能，以及高達30 kHz的電機PWM，具有獨立的六門控制模式、4 kV HBM和1 kV CDM ESD保護，并是一款無鉛器件。安森美也推出支持NCD83591的NCD83591AS-GEVB評估板，以加快產(chǎn)品的開發(fā)速度。
NCD83591可應用于電力設備、建筑和工業(yè)自動化、移動應用、機器人等，常見的終端產(chǎn)品包括電動工具、戶外動力設備、工廠自動化、建筑管理、電動自行車、電動滑板車、氣墊板、協(xié)作機器人、自動導引車、自主移動機器人與無人機等。
結語
無刷電機的運作特性相當適用于機器人應用，可以高效地驅(qū)動機器人的各種動作，因此選擇合適的無刷電機與驅(qū)動器便顯得更為重要。安森美針對機器人應用推出的無刷電機驅(qū)動器，具備高集成、高效、穩(wěn)定、低成本的特性，將是機器人應用的理想選擇。
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