BLDC電機(jī)與傳統(tǒng)有刷電機(jī)相比，具有更高的能效、更長的使用壽命、更緊湊的外形、更低的噪音和更高的可靠性，這些優(yōu)點使得BLDC愈來愈多地出現(xiàn)在汽車應(yīng)用中，用來取代傳送帶和液壓系統(tǒng)，提供額外功能和提高燃油經(jīng)濟(jì)性，同時消除維護(hù)成本。由于電勵磁必須與轉(zhuǎn)子位置同步，因此BLDC 電機(jī)在運(yùn)行時，通常需要一個或多個轉(zhuǎn)子位置傳感器。由于成本、可靠性、機(jī)械包裝的原因，特別是當(dāng)轉(zhuǎn)子在液體中運(yùn)行時，電機(jī)適宜在無位置傳感器的條件下運(yùn)行，即通常所說的無傳感器運(yùn)行。
對于汽車用BLDC控制系統(tǒng)來說，希望能做到PCB尺寸小，BOM成本低以及簡單可靠，低功耗等特點，針對這系列的需求，飛思卡爾半導(dǎo)體推出針對汽車三相無刷電機(jī)的單芯片解決方案S12ZVM家族。S12ZVM是目前市場上集成度最高的無刷直流(BLDC)電機(jī)控制解決方案，有助于加快從直流(DC)到BLDC電機(jī)的過渡。
1 S12ZVM特點
飛思卡爾S12ZVM系列是具有突破性的技術(shù)，它將MCU、MOSFET柵極驅(qū)動單元、電壓調(diào)節(jié)器和本地互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) (LIN) 物理層這四個系統(tǒng)元素結(jié)合到一個單芯片解決方案中，如圖1。通常實現(xiàn)這四個功能需要兩至四個芯片。與其它分立式解決方案相比，飛思卡爾通過片上集成將印刷電路板所占物理空間減少了50%。同時汽車制造商不斷尋求可減輕汽車重量和降低功耗的方法，因為這有助于提升燃油經(jīng)濟(jì)性。電子系統(tǒng)供應(yīng)商和電機(jī)制造商也正在迎合這一趨勢，但是在面對定制的解決方案時，他們獲得的解決方案往往不是最優(yōu)的，或不具有可擴(kuò)展性。S12ZVM系列提供諸多不同的產(chǎn)品版本，支持CAN和LIN通信協(xié)議，具有多種存儲器容量和封裝選項。 這將允許客戶可重復(fù)使用硬件和軟件設(shè)計，為空調(diào)風(fēng)機(jī)、雨刮器、燃油泵和水泵等應(yīng)用開發(fā)真正的平臺解決方案。
圖1 S12ZVM集成方案
2 無傳感BLDC控制系統(tǒng)設(shè)計
如圖2所示，三相BLDC電機(jī)控制可采用三相六拍的控制方法，每隔60個電角度進(jìn)行換向控制，同時對三相橋PWM控制可采用單極性控制策略，上橋采用PWM控制，下橋可直接導(dǎo)通與地相連，其優(yōu)點在于控制簡單，較低的MOS管開關(guān)損耗及較低的EMC噪音。
圖2 三相六拍單極性控制策略
