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全球都在致力降低功耗，且勢(shì)頭愈來(lái)愈烈。許多國(guó)家/地區(qū)都要求家用電器（如圖 1 所示）滿足相關(guān)組織（如中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化研究院 (CNIS)、美國(guó)能源之星和德國(guó)藍(lán)天使）制定的效率標(biāo)準(zhǔn)。為了滿足這些標(biāo)準(zhǔn)，越來(lái)越多的系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中放棄了簡(jiǎn)單且易用的單相交流感應(yīng)電機(jī)，轉(zhuǎn)而采用更節(jié)能的低壓無(wú)刷直流 (BLDC) 電機(jī)。為了實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的使用壽命和更低的運(yùn)行噪音，掃地機(jī)器人等小型家電的設(shè)計(jì)人員也轉(zhuǎn)而在他們的許多系統(tǒng)中使用更先進(jìn)的 BLDC 電機(jī)。同時(shí)，永磁技術(shù)的進(jìn)步正不斷簡(jiǎn)化 BLDC 電機(jī)的制造，在提供相同扭矩（負(fù)載）的同時(shí)減小系統(tǒng)尺寸，還可以提高效率和降低系統(tǒng)噪音。
設(shè)計(jì)使用 BLDC 電機(jī)的系統(tǒng)具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)橥ǔＰ枰獜?fù)雜的硬件和優(yōu)化的軟件設(shè)計(jì)來(lái)提供可靠的實(shí)時(shí)控制。加快設(shè)計(jì)周期的一種選擇是采用專業(yè)供應(yīng)商提供的 BLDC 電機(jī)模塊，但這些模塊并未針對(duì)特定系統(tǒng)的需求進(jìn)行優(yōu)化。因此，為了構(gòu)建優(yōu)化的高性能系統(tǒng)來(lái)滿足特定應(yīng)用需求，仍然需要深入了解電機(jī)設(shè)計(jì)和控制，即便使用模塊也是如此。在本文中，我將介紹三種方法，這些方法在加快 BLDC 電機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的同時(shí)，還可以提供更為智能小巧的節(jié)能解決方案。
方法一：無(wú)需編程無(wú)傳感器控制
無(wú)需編程的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器包括內(nèi)置的控制換向算法，因此無(wú)需進(jìn)行電機(jī)控制軟件的開(kāi)發(fā)、維護(hù)和認(rèn)證。這些電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通常從電機(jī)獲取反饋（例如霍爾信號(hào)或電機(jī)相位電壓和電流信號(hào)），實(shí)時(shí)計(jì)算復(fù)雜的控制方程以確定下一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，并為柵極驅(qū)動(dòng)器或金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (MOSFET) 等模擬前端組件提供脈寬調(diào)制信號(hào)（如圖 2所示）。

使用集成了無(wú)傳感器控制功能的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器（例如具有磁場(chǎng)定向控制 (FOC) 功能的 MCF8316A 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器）進(jìn)行實(shí)時(shí)控制時(shí)，電機(jī)中無(wú)需霍爾效應(yīng)傳感器，因此可以提高系統(tǒng)可靠性并降低系統(tǒng)總成本。無(wú)需編程的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器還可以管理重要功能（如電機(jī)故障檢測(cè)），并實(shí)施保護(hù)機(jī)制，使整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加可靠。這些器件可以附帶美國(guó)保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室等認(rèn)證機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的預(yù)認(rèn)證控制算法，使原始設(shè)備制造商能夠縮短其家用電器的設(shè)計(jì)時(shí)間。
方法二：使用智能電機(jī)控制功能輕松調(diào)諧電機(jī)
系統(tǒng)性能參數(shù)要求（如速度、效率和噪聲）很難通過(guò)調(diào)諧 BLDC 電機(jī)來(lái)解決。該問(wèn)題可通過(guò)開(kāi)發(fā)一種無(wú)傳感器梯形控制算法來(lái)解決，其中，換向由電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)電壓決定，使調(diào)整操作不受電機(jī)參數(shù)限制。集成了無(wú)傳感器梯形控制功能的集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)器（例如 MCT8316A）可以提供優(yōu)化的系統(tǒng)性能，而無(wú)需使用復(fù)雜的接口連接微控制器。此外，請(qǐng)注意，在電機(jī)調(diào)諧過(guò)程中，集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)器會(huì)提供反饋信號(hào)，例如示波器上顯示的電機(jī)相電壓、電流和電機(jī)轉(zhuǎn)速。
在無(wú)傳感器 FOC 算法中，由于集成了先進(jìn)控制技術(shù)，因此可以顯著加快電機(jī)調(diào)諧，例如，通過(guò)自行測(cè)量電機(jī)參數(shù)或自動(dòng)執(zhí)行控制環(huán)路的調(diào)諧等方式加快速度。引導(dǎo)式調(diào)諧圖形用戶界面 (GUI) 提供默認(rèn)的電機(jī)啟動(dòng)選項(xiàng)（如圖 3 所示），有助于順利完成調(diào)諧過(guò)程并盡快使電機(jī)旋轉(zhuǎn)起來(lái)。無(wú)需編程的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器（例如用于 FOC 的 MCF8316A 和用于梯形控制的 MCT8316A）包括用于電機(jī)啟動(dòng)以及閉環(huán)和電機(jī)停止操作的多個(gè)可配置選項(xiàng)。借助這些選項(xiàng)，在幾分鐘內(nèi)就能優(yōu)化電機(jī)性能，顯著縮短了設(shè)計(jì)周期。

第 3 種方法：減小尺寸
對(duì)許多系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，BLDC 系統(tǒng)硬件構(gòu)建工作都很吃力。一個(gè)典型的系統(tǒng)需要柵極驅(qū)動(dòng)器、MOSFET、電流感應(yīng)放大器、電壓感應(yīng)比較器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器。大多數(shù)系統(tǒng)需要專用的電源架構(gòu)（包括低壓降穩(wěn)壓器或直流/直流降壓穩(wěn)壓器等器件）為板上的所有組件供電。集成的 BLDC 驅(qū)動(dòng)器結(jié)合了所有這些組件，提供了一個(gè)緊湊但易于使用的解決方案，如圖 4 所示。

具有集成控制功能的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器包含保護(hù)功能，例如針對(duì) MOSFET 的過(guò)流和過(guò)壓保護(hù)以及溫度監(jiān)測(cè)，使設(shè)計(jì)人員能夠輕松提供強(qiáng)大的解決方案。對(duì)于功耗小于 70W 的電機(jī)應(yīng)用，例如掃地機(jī)器人、家用吊扇或者是洗衣機(jī)中使用的泵，可以選擇具有集成 MOSFET 的器件來(lái)進(jìn)一步減小布板空間。MCF8316A 和 MCT8316A 器件在 24V 應(yīng)用中支持高達(dá) 8A 的峰值電流。對(duì)于大功率應(yīng)用，可以將功率 MOSFET 放置在板上，使柵極驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)控制功能集成到單塊芯片中。

GC4931用途筋膜槍按摩槍攪拌器

GC4931芯片集成固定衰減時(shí)間的脈沖調(diào)制來(lái)控 ，傳統(tǒng)的有刷直流電機(jī)基本上由兩部分組成，電動(dòng)機(jī)的靜止體稱為定子，內(nèi)部部分旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生稱為轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)或用于直流電機(jī)的“電樞”. 這稱之為“正弦波”控制或“180度”。與梯形控制相比，當(dāng)與合適的電機(jī)配合使用時(shí)，這種控制方法能夠提高效率，降低噪音。

無(wú)刷直流電機(jī)是在有刷直流電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展來(lái)的，具有無(wú)極調(diào)速、調(diào)速范圍廣、過(guò)載能力強(qiáng)、線性度好、壽命長(zhǎng)、體積小、重量輕、出力大等優(yōu)點(diǎn)，解決了有刷電機(jī)存在的一系列問(wèn)題，

GC4931制電流并且抑制勵(lì)磁涌流；堵轉(zhuǎn)保護(hù)時(shí)間可  調(diào)；過(guò)溫保護(hù)，過(guò)壓監(jiān)測(cè)，同步整流等等。

無(wú)刷電機(jī)無(wú)霍爾的優(yōu)點(diǎn)：

完全兼容A4931，價(jià)格實(shí)惠。

正弦波控制實(shí)現(xiàn)了電壓矢量的控制，間接實(shí)現(xiàn)了電流大小的控制，但是無(wú)法控制電流的方向。FOC控制方式可以認(rèn)為是正弦波控制的升級(jí)版本，實(shí)現(xiàn)了電流矢量的控制，也即實(shí)現(xiàn)了電機(jī)定子磁場(chǎng)的矢量控制。

直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子或電樞由在一端連接在一起的電流承載導(dǎo)體組成，稱為換向器的電隔離銅段。換向器允許在電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)通過(guò)碳刷（因此稱為“刷”電機(jī)）與外部電源進(jìn)行電連接。

GC4931 1.壽命和可靠性更長(zhǎng)，因?yàn)闆](méi)有霍爾可以損壞。2.成本低，因?yàn)椴挥没魻枺挥没魻栔Ъ芎汀?span>3.制造更簡(jiǎn)單，傳統(tǒng)電機(jī)需要調(diào)整霍爾角度。

方波控制方式的優(yōu)點(diǎn)是控制算法簡(jiǎn)單、硬件成本較低，使用性能普通的控制器便能獲得較高的電機(jī)轉(zhuǎn)速；缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩波動(dòng)大、存在一定的電流噪聲、效率達(dá)不到最大值。方波控制適用于對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)性能要求不高的場(chǎng)合。

所有電機(jī)都有個(gè)概念叫做“換向”，說(shuō)的是切換電流(用某種方式)以便移動(dòng)物理轉(zhuǎn)軸的過(guò)程。當(dāng)電流流經(jīng)線圈時(shí)轉(zhuǎn)軸就會(huì)移動(dòng)，從而產(chǎn)生磁場(chǎng)(一般來(lái)說(shuō)，是由永磁體產(chǎn)生的)，這個(gè)磁場(chǎng)與原有磁場(chǎng)可能相斥，可能相吸。