你被家里的許多電器所引起的噪音分心了嗎？TI最新推出的無刷直流電機驅動器，采用梯形和磁場定向控制，可使電器噪音減少3.3 dBA。

無刷直流電機（BLDC）取代交流感應電機，在通用電器中的應用越來越普遍，包括風扇、空氣凈化器、洗衣機和烘干機泵以及醫用CPAP鼓風機。

然而，無刷直流電機的調制也會產生噪聲，尤其是開放式概念越來越在辦公室和家庭環境中流行。

為了解決這些噪聲相關問題，德州儀器（TI）日前宣布推出兩款新的70 W無傳感器無刷直流電機驅動器，MCT8316A和MCF8316A。這些驅動器具有高度集成和無代碼等特點，分別使用先進的梯形控制和磁場定向控制（FOC）。

電器常見噪聲級的幾個示例。

這些新芯片的目標包括三個方面：減少日常應用中的聲音噪聲源，將解決方案尺寸縮小70%，減少BLDC調諧的總體設計時間（可能減少到10分鐘）。

讓我們看看TI的最新產品是如何實現這三個目標的。

MCx8316A芯片概述

MCT8316A和MCF8316A支持包括4.5 V至35 V的工作范圍，峰值輸出高達8A。這些芯片設計用于需要12 V至24 V無刷直流電機或永磁同步電機的速度控制。

MCX836A芯片概述。

MCX836A系列驅動器的一個重要特點是降低了噪聲。具體而言，MCT8316A支持120°和150°調制，通過梯形控制方案改善聲學性能。

MCF8316A采用FOC方案，利用自動死區時間補償來減少饋送至電機的諧波含量，從而降低可聽范圍內的噪聲。

一個系列，兩個芯片，兩種控制方案，因此可以靈活實現兩種流行的控制

無刷直流電機中的梯形控制與FOC控制方式介紹

無刷直流電機一般有兩種類型，包括霍爾效應傳感器驅動結構和無傳感器結構。雖然更復雜，但無傳感器架構是更優選的選擇。對于無傳感器操作，出現了兩種控制方案。

梯形控制方案的時序圖。

梯形控制的工作原理是，在任何給定時間都有兩個相位。因此，如上所示，在任何相位的過零期間都不會產生扭矩。

該方案會導致在每60°零相位交叉處產生紋波，從而產生諧波。在120°模式下，BLDC驅動器將在每個循環的剩余60°使用高Z狀態。

而FOC在反饋控制的轉換中的復雜性更高。

三相逆變器的輸出產生正弦信號，該信號通過克拉克變換和派克變換進行采樣和饋送。

現場定向控制FOC的基本框圖。

這兩種變換均為通過將定子電流矢量從三相時變系統轉換為兩坐標時不變系統實現直接轉矩控制。

MCX836A芯片如何降低噪聲

用于控制無刷直流電機的兩種控制方案各有優缺點。每種方法都會產生諧波，從而產生噪聲。

兩種無傳感器無刷直流控制方案的優缺點對比。

調制和死區時間補償對于降低電機運動噪聲至關重要。MCF8316A使用諧振控制器補償高壓側和低壓側開關MOSFET之間的死區時間，以將諧波含量降至零。

在MCF8316A內部啟用死區時間補償可消除可聽諧波（左），從而產生更純凈的正弦信號（右）。

對正弦輸出和隨后的快速傅里葉變換（FFT）的影響如上所示。

類似地，梯形控制方案（如MCT8316A）的FFT響應通過利用芯片的可變換向方案在120°和150°之間通過“開窗”電機相位處于高Z模式的時間量進行動態切換而得到改善。

總而言之，這種降噪解決方案似乎在許多應用中都很有前景，尤其是在消費品方面。

寫在最后

雖然很多員工已經有一段時間沒有在辦公室辦公了，但我們很容易回憶起環境噪音是如何分散注意力的。也許，即使在家工作，冰箱的噪音同樣會干擾你的工作。

梯形和FOC方法的控制方案的進步致力于清除驅動無刷直流電機的信號的波動，從而產生更安靜的運行環境。

MCX836A系列提供的高級集成將解決方案減少到10個組件，面積僅為2 cm²，而采用分立方案，將使用28個組件，面積為7 cm²。