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TI:不用演算法 也能完成工业马达设计

未知 2019-07-15 10:53

  就工业领域而言,马达所能涵盖的应用层面相当广泛,从一般的风扇、液体或是气体的传送、水泵、机器手臂或是输送带等,都会是马达可以派上用场的地方。

  TI(德州仪器)马达事业部现场应用工程师Bruce Liu表示,采用DC(直流电)进行控制,可以用电子控制来提升电源输出,只要输入多少电源,就用多少电源,所以无刷直流(BLDC)在工业领域的询问度相当高,就他目前接触的客户群来看,约有20%至30%的比重,都在询问讨论或是已经投入开发无刷直流马达。

  Bruce Liu谈到,产业界之所以会开始转向无刷直流马达应用,原因之一在于工业环境应用较为严苛,若是采用有刷直流马达,容易产生火花,在对于粉尘较多的作业环境而言是相当危险的事情。另一方面,无刷直流的能源效率相当高,而且也能进行转速控制,这也是产业界开始转向的原因之一。

  他进一步透露,无刷直流马达能有高效率的原因在于,马达本身是透过180度的弦波控制,相较于120度或是150度的T型波,能有更高的效率表现,但缺点在于,采用弦波控制容易受到外界温度变化与EMI(电磁波干扰)的影响,尤其是对半导体元件,更是如此。若要进一步克服这类的问题,就必须透过Layout(电路布局)的方式来加以克服。但Bruce Liu也表示,无刷直流马达容易受到外界杂讯干扰,这也表示马达本身的降噪能力相当出色,不会影响其他周边系统的运作。

  至于在主晶片方面,Bruce Liu指出,FPGA(可编程逻辑闸阵列)、DSP(数位讯号剧理器)与MCU(微控制器)等各有优劣。但这些晶片架构都有一个共同点,就是需要撰写演算法。

  Bruce Liu谈到,考量客户在演算法上的资源不足的问题,还有一种作法是提供ASIC(特殊应用积体电路)来进行系统设计,先利用FPGA进行先期的晶片验证,之后再将ASIC量产,成本会比MCU便宜,速度也在MCU之上,TI本身也有这种产品,将马达所需要的软体与演算法,用硬体电路实现,里面也内建滤波器、ADC(类比数位讯号转换器)与DAC(数位类比讯号转换器)等,而TI的开发工具也能套用在此款ASIC上,客户仅需要在暂存器上进行微调即可。

  而在无刷直流马达精确度方面,Bruce Liu分析,若要提升马达的精确度,系统设计会需要霍尔感测器来强化讯号回授,再搭配MCU或是DSP,就能达到相辅相成之效,但另一种作法是,考量到系统成本的情况下,就是拿掉霍尔感测器,但如此一来,转子位置不易确认,这就必须靠演算法来补其不足,不过问题就是撰写演算法的难度会有所提升,就端看系统设计者的首要考量为何。

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