定子载有一个三相绕组, 转子设计简单, 通常被称为“鼠笼”, 其中, 两端的铜或铝棒通过铸铝环短路。 由于没有转子绕组和碳刷, 这种电机的设计非常可靠。 感应电机的转子和定子 工作在 60Hz 电压时, 感应电机恒速运转。 然而, 当采用电源电路和基于微处理器的系统时, 可以控制电机速度变化。 变速驱动器由逆变器、 信号调理器和基于微处理器的控制器组成。 逆变器采用三个半桥, 顶部和底部切换以互补方式控制。 Maxim 提供多种半桥驱动器, 如MAX1 5024/MAX1 5025, 可独立控制顶部和底部 FET。 精确测量三相电机电流、 转子位置及转速是对感应电机进行高效闭环控制的必要条件。 Maxim提供多款高边和低边电流放大器、 霍尔传感器以及同步采样模/数转换器(ADC), 能够在恶劣环境下精确测量这些参数。 微处理器利用电流和位置数据产生三相桥路的逻辑信号。一种常见的闭环控制技术称为矢量控制,它消除了 磁场电流矢量和定子磁通量之间的耦合, 从而能够独立控制, 提供更快的瞬态响应。 无刷直流电机: 高可靠性和高输出功率 无刷直流(BLDC)电机既没有换向器也没有碳刷, 相对于直流电机而言需要更少的维护。 相对于感应电机或直流电机而言, 同等规格的无刷直流电机能提供更大的输出功率。 BLDC 电机的定子与感应电机的定子非常相似。 但是, BLDC 电机的转子可以采用不同形式, 当然, 都属于永久磁铁。 气隙磁通量由磁铁固定, 不受转子电流的影响。 BLDC 电机还需要一定形式的转子位置检测。 通常利用定子中嵌入的霍尔器件检测转子位置。 当转子的磁极经过霍尔传感器附近时, 会有一个信号指示通过的是北极还是南极。 Maxim 提供多款霍尔传感器, 如 MAX9641 ,这些器件集成了 两个霍尔传感器和数字逻辑电路, 可提供磁场位置、 方向输出, 从而简化设计并降低系统成本。 传感器、 信号转换和数据接口的重要性 在电机控制环路中, 有几种类型的传感器提供反馈信息。 这些传感器还用于检测可能损坏系统的故障状态, 从而提高系统可靠性。 以下章节详细介绍了 传感器在电机控制中的作用, 特别是电流 检测放大器、 霍尔传感器和可变磁阻(VR)传感器。 其它内容包括: 利用高速模/数转换器(ADC)监测、 控制多通道电流和电压, 高精度电机控制所需的编码器数据接口等。 检测并监控电流优化电机控制 电流监测 电流是用于检测、 监测并反馈给电机控制环路的常见信号。 利用电流检测放大器可以轻松地精确监测系统流入、 流出的电流。 采用电流检测放大器可以省去传感器, 因为需要测量的是电信号本身。 电流检测放大器能够检测短路和瞬态状况, 并监测电源和电池反接故障。 电流测量 电流测量有很多渠道, 但截至目前为止, 最常见的方案是采用检流电阻进行测量。 这种方法的基本原理是: 利用基于运放的差分放大器对检流电阻两端的电压进行放大, 然后测量放大后的电压信号。 传统设计中通常采用分立器件。 但分立方案存在一些缺点, 例如: 需要匹配电阻、 具有较差的温漂特性, 并占用较大面积。 幸运的是, 这些缺点可以通过在设计中使用集成电流检测放大器得以解决。 放大器不仅测量电流, 还可以检测电流方向, 具有较宽的共模范围, 能够提供高精度测量。 电流测量可以采用低边检测(检测电阻与接地通路串联), 也可以采用高边检测(检测电阻与火线串联)。 低边检测中, 电路的输入共模电压较低, 输出电压以地为参考, 但低边电阻在接地通路增加了所不希望的外部电阻。 高边检测中, 负载接地, 但高边电阻必须承受相当大的共模信号。 高边检测能够对故障状态进行监测, 例如, 电机外壳或绕组对地短路。 高边电流检测放大器, 如 MAX4080/MAX4081 , 将检流电阻放置在电源正端和被监测电路的电源输入之间。 这种设计没有在地通道引入外接电阻, 大大简化了 布局, 通常也有助于改善电路的总体性能。 Maxim 可提供单向和双向电流检测 IC (内置或外置检流电阻), 如 MAX991 8/MAX991 9/MAX9920。 器件的多样性为设计提供极大灵活性, 并简化了 各种 ADC 及其应用的器件选型。 电机速度、 位置及位移检测 霍尔传感器被广泛用于电机速度、 位置和方向的检测。 这些传感器集成了逻辑电路, 能够将数据传送到系统进行实时反馈。