欧洲大约一半的电力流入电力驱动。因此，欧盟委员会和成员国政府制定了法规和标准，使电力消耗尽可能高效，电网需求尽可能低也就不足为奇了。变速驱动器（VSD）现已成为行业标准，因为与旧的恒速感应电机相比，它们可降低高达90%的能耗。同时，它能减小尺寸并提高性能和可靠性。

  IEC 61000等标准旨在保证电网稳定性，因为特别是电机等大型感性用电设备会严重破坏本地电网。为此有多种解决方案，例如功率因数校正（PFC），以优化每个负载点电网的有功功耗。

  氮化镓（GaN）是一种具有宽带隙的半导体，其开关速度比硅元件快20倍，并能处理高达三倍的功率密度。如果在电机驱动器的PFC和转换器级中使用GaN开关，则可以明显降低功率损耗和系统尺寸 - 最终，转换器还可以集成到电机中。

  GaN FET没有PN结，因此没有反向恢复和相关电荷，开关损耗降低了75%至80%，总损耗降低了一半以上。这在显著减少发热方面立即显现出来，这可以大幅度减少散热器 - 或者在低功耗驱动器中完全省略。2021年，散热器的铝价每公斤上涨8美元，达到13年来未见的水平，因此更小的散热器能够更好的降低系统成本。此外，由于设备重量更小，运输成本也降低了。

  由于没开关延迟且开关损耗低，氮化镓在开关频率中开辟了新的自由度，也为转换器的热设计开辟了自由度。电机集成驱动器的环境很恶劣，因为除了振动和强磁场外，还有几率存在较高的环境和温度，这使得冷却开关器件变得更困难。因此，最好首先使用产生尽可能低损耗的功率开关。

  纳微半导体的GaNSense技术将GaN开关的性能与必要的驱动、保护和传感器电路相结合（图1）。

  图1. 纳微采用氮化镓技术的GaNFastIC提供全系列的集成、自主保护和测量电路。（图片来自：纳微半导体）

  这使得这些组件非常适合于可靠和坚固的电机驱动器。集成和优化的栅极控制具有自己的电压调节器和过热和电流保护电路，可保护开关器件，而不会给外部微控制器带来负担。输入信号是常规数字信号，避免了外部元件并减少了电路板空间，这对于所有电子元件都内置在电机外壳中的紧凑型驱动转换器很重要。与通常用于硅基开关器件或其它GaN解决方案的分立保护电路相比，GaNSense可以在出现故障时在30ns内保护开关 - 即速度快几倍 - 从而显着提高系统可靠性。更多细节可以在[1]中找到。由于温度监控也集成在器件中，因此散热器上不需要NTC传感器，来提升了精度并实现了实时温度监控。这对于无法轻松更换或维护的电机集成驱动器很重要，尤其是在工业应用中，并且需要最大的可靠性和可用性。过热时的内置关断功能可靠地停止所有开关操作，以便在出现故障时快速做出反应。

  在采用氮化镓的纳微氮化镓IC中，开关中的电流测量不会产生任何损耗。这消除了大而昂贵的分流电阻器，但保护电路能在发生过电流时快速关断半导体，这是工厂自动化驱动器所必需的。此外，所需的元件总数减少了，这不仅节省了宝贵的电路板空间，而且还降低了时间故障率（FIT）。纳微最近还宣布为这一些产品提供20年有条件保修，旨在强调产品的卓越可靠性。

  图2. 采用纳微半导体新型氮化镓半桥IC的400W电机转换器参考设计。（图片来自：纳微半导体）

  所有这些新的半桥产品均采用6×8mm PQFN封装，与电路板有很好的热连接以及低寄生电感和电阻。这些半桥具有与该公司的GaNFast单开关相同的坚固性和可靠性，后者已经上市多年，并享有最近宣布的20年保修期。有关模块的更多信息，请参见相应的数据手册和[2]。

  半桥GaN IC的出现使得实现紧凑型电机转换器成为可能。功率级的三个半桥之一的接线. 功率级的三个半桥之一的电路图–除了GaN IC，只需要很少的组件。（图片来自：纳微半导体）

  这是第二相的电路，所有三相都是相同的。主要组件是NV6247，其中包含输入电路（PWM）和控制以及两个GaN开关。内置自举电路为上部晶体管驱动器提供必要的电源电路。还包括一个电平转换器，该电平转换器独立于输出将输入信号传输到上驱动器级，允许两个输入信号与地电位相关。这使得该模块具有直接数字可控的性能水平。此外，还集成了多种传感器功能。该器件测量下部GaN开关中的电流，并将其转换为CS引脚上可用的小测量电流。此外，GaN IC的温度被测量并馈送到比较器，以便在温度过高时关断。

  IC连接器包括上部氮化镓开关的漏极（VIN，连接到 VBUS）、半桥中心（VSW，连接到 PHB）、下部氮化镓开关和 IC 接地的源极连接器 （PGND）、IC的电源电压（VCC）、下方栅极电源（VDDL）、下开关压摆率调整（RDDL）、5V电源输出（5VL）、两个接地相关PWM输入（INL、INH）、测量电流的输出（CS）， 使能连接器用于自动待机功能（/STBY）、上驱动器电源（VB）、栅极电源顶部（VDDH）、5V电源输出顶部（5VH）。GaN IC周围的外部元件包括连接在VCC引脚和PGND之间的VCC块电容（CVCC）、VDDL和PGND之间的另一个VDDL电容（CVDDL）、连接CS和PGND之间电流检测的电阻器（RSET）、5V电源的电容（C5VL）、用于调节VDDL和RDDL之间开关速度（RDDL）的电阻器。自动待机使能引脚（/STBY）连接到PGND以启用此模式，或连接到5VL以禁用它。

  GaN IC上部周围的外部元件包括VB和VSW之间的VB隔离电容（CVB）、VDDH和VSW之间的VDDH隔离电容（CVDDH）以及5VH和VSW之间的5V电容（C5VH）。为了正确设计唤醒和保持时间以及待机功耗，必须根据系统考虑因素仔细选择用于VB、5VH和VDDH的上部电容器。右侧是VBUS电容器，能够正常的使用薄膜或电解电容器。小型高压电容器可滤除电源上不需要的谐振，因为此设计专为直流输入而设计。最后，R17和C18可以再一次进行选择用于防止输出端的共振，这可能是由于电机连接线较长而导致的。

  需要注意的是，用户都能够使用外部电阻（本例中为R7）调整断路器的开关速度。较慢的开关速度会增加开关损耗，但不会增加，因为这些损耗从一开始就非常低。这使得开关速度能适应发动机的需求，并能调整产生的排放以满足所需的标准并减小EMI滤波器组件的尺寸。50Ω是一个很好的起点。

  可以选择CS引脚（R8）上的电阻，以便适当调整微控制器ADC输入端的产生电压。但是，如果该引脚上的电压超过1.9V，则集成的过流关断变为激活状态。因此，重要的是要知道电阻值会影响输出电压和过流关断。

  自动待机功能旨在降低NV6247在没开关操作时的功耗。如果在大约90μs内未检测到输入边沿，GaN IC将自动切换到低功耗工作模式，禁用栅极驱动器和其它电路部件，并将工作电流降至低值。当再次施加INL脉冲时，IC将在唤醒时间（通常为450 ns）后回到正常状态工作模式。

  该板在BLDC电机和机械负载下进行了测试，工作条件如下：直流输入电压300V，环境和温度+25°C，用于电机控制的FOC算法，开关频率20kHz。确定电路板对环境的热阻（R th，CA）约为12.5K/W。图4显示了逆变器在未考虑电机效率的情况下产生的效率，在300W功率下达到99%。

  尽管逆变器的效率通常优于电机的效率，但为了适当设计冷却，确定并最小化逆变器中的损耗仍然很重要。在300W输出功率下，功耗小于3W，可以大幅度降低散热器。这使得系统更易于热设计，系统变得更可靠，并且在某些情况下能够尽可能的防止与安装较大散热器相关的安装工作。两条曲线表明，开关速度（红色=20V/ns，蓝色= 40V/ns）对效率的影响很小。

  图5. 电路板的热扫描：在300W输出功率和+25°C环境和温度下，IC封装的温度几乎没办法达到+60°C。（图片来自：纳微半导体）

  图5显示，在300W输出功率和+25°C环境和温度下，IC封装的温度几乎没办法达到+60°C。由于器件的PQFN外壳与电路板的热连接良好，因此最大输出功率基本上由环境和温度以及最大允许电路板温度（通常为+105°C）决定。GaN开关本身即使在明显更高的温度下也能完美工作，这在某种程度上预示着该技术有很高的可靠性，并且对短路或转子堵塞等异常工作条件具有鲁棒性。在这两种故障中，开关器件的温度都会迅速飙升。

  每个电机都有不同的要求，但重要的趋势都朝着同一个方向发展：提高效率、更好的性能、更低的系统成本。纳微的GaNSense半桥IC旨在满足这些趋势，降低功耗，同时降低总体成本。它们在控制、保护和传感器技术方面具有高集成密度，使电机集成转换器具有高性能和可靠性。

  关键字：编辑：什么鱼 引用地址：集成氮化镓电机驱动器分析上一篇：怎样选择步进电机和驱动器?

  部分智能床垫通过安装各种传感器和电机驱动装置，可调节床垫的各部分高低程度。本文主要提到芯北科技H桥电机驱动器CN8033在智能床垫上的应用，该芯片在硬件设计上能够引脚兼容明达微的MD7620A。 CN8033利用电流衰减模式，可通过对输入信号进行脉冲调制来实现电机的转速控制，同时具备低功耗休眠模式，最大输出峰值驱动电流为3A，可提供1.5A连续输出驱动电流，能够很好的满足智能床垫的电机驱动需求。 CN8033内部还继承了过流保护、过温保护和欠压锁定保护单元，应用更安全可靠，与智能床垫的高可靠性和安全性要求相吻合。 CN8033在智能床垫上的应用优势有： 1、4~24V的宽电压输入，最大3A峰值驱动电流输出，1.5A

  器CN8033替代明达微MD7620A用于智能床垫 /

  随着汽车智能话的提高，中高端的汽车已不再打开手动的座椅调节功能，厂商赋予了座椅更多的功能，比如加热，比如制冷。 本文的方案是通过高性能的 电机驱动器 和可扩展的成本优化型解决方案加快汽车加热/冷却座椅设计。 此方案使用 DRV10983-Q1 电机驱动器和 MSP430 G2553 微控制器 （ MCU ） 的无 传感器 BLDC 电机正弦驱动器。MCU 仅用于速度控制，而 DRV 器件是具有集成式 FETS 的主电机驱动器，用于驱动电机。此设计专门用于小型电机模块，尤其是风扇。此设计可实现专有无传感器控制，并可对电机参数进行调优，从而优化最终应用的性能。 其主要的特色包括： 12V 驱动器，能够以正弦换向方式驱

  器应该如何来设计 /

  摘 要：介绍了三相反应式步进电机驱动器的一种设计方法。将LM331接成电压/频率（V/F）转换方式，使输入控制电压转换成一定宽度的脉冲信号，利用PMM8713将输入脉冲信号分配成一定相序的控制步进电机各相通断的脉冲信号，通过功率驱动电路来驱动三相反应式步进电机工作。 关键词 ：步进电机；LM331芯片；PMM8713芯片；功率驱动? 1引言 随着运动控制管理系统中数字化技术的发展与成熟，步进电机在工业自动化控制中得到普遍的应用。步进电机是一种完成数字/模拟转换的执行元件。步进电机区别于其他控制用途电动机的最大特点是，步进电机接收数字控制信号（电脉冲信号），并将这些脉冲信号转换成与之相对应的角位移或直线位移。步进电机另一重要的特

  器设计方法 /

  0 引言 当前，步进电机已经在工业应用，如自动剥线机、工业机器人、雕刻机、植毛机工作台等涉及到精确定位的场合，得到普遍的应用。常用的步进电机控制管理系统由驱动模块和控制器模块组成。驱动模块实现功率放大，控制器模块用于产生电机转动的控制信号，上述操控方法将会大量占用控制核心的资源，影响控制管理系统的实时性及灵活性。本文设计的步进电机驱动器，将控制电路和驱动模电路集成在同一个模块上，减少系统中主控核心的负担，提高系统的实时性、可靠性，可以使系统设计变得更灵活、方便。 1 CAN中继器硬件的设计 1.1 系统的硬件结构 本文设计的基于CAN总线的一体化两相步进电机驱动器系统框图如图1所示，包括CAN收发器L9616、MCU STM32F103

  器的设计与实现 /

  （文章来源：与非网） 这是一款智能（又称SA），设计用于运行微型减速，该的目标是通过相应的RPM反馈对该电机实施D控制。可以独立工作，通过供电和通信！ 主机控制器通过I2C进行通信，向SAMI发出命令，包括电机的速度和方向。 模块将自动实现PID控制。 所以你的主机控制器可以放松，而这个板负责电机。 您还可以读取电机的状态并设置配置。SAMI能够驱动电机达到所需的距离或角度，然后在达到时停止。 这是机器人技术的理想选择，简化了许多艰苦的工作，使精确的运动成为可能。 多个模块可以连接在一条总线上，同时控制多个电机！ 制作先进的机器人对任何人来说都不那么容易！ 本模块可以简化你的工作，只需将模块到电机上即

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  电路 /

  引言     近年来，随微电子技术、电力电子技术、现代控制技术、材料技术的迅速发展以及电机制造工艺水平的慢慢地提高，交流永磁同步电机以其体积小、结构相对比较简单等特点在工农业、日常生活以及许多高科技中迅速得到了广泛的应用。因此，研究设计高精度、高性能的永磁同步电机成为现代电伺服驱动系统的一个发展趋势。     伺服驱动器按照功能特征可分为功率板和控制板两个独立的模块，本文在分析交流永磁同步电机控制性能的基础上分别对控制单元和功率驱动单元进行了具体的设计。控制单元作为伺服系统的核心，要求有较高的性能，为此，论文采用意法半导体推出的STM32作为控制核心芯片。它是基于ARM先进架构的Cortex-M3为内核的32位微处理器，主频可高达

  O 引言 无刷直流电动机以其具备交流电动机结构相对比较简单、运行可靠、维护方便等优点，同时又具备直流电动机的效率高、调速性能好等诸多特点，而在工业控制、仪器仪表、航空航天等领域的应用日益广泛。A3936就是Allegro公司推出的新一代三相无刷直流电动机专用控制／驱动器芯片。 1 A3936的特点功能 1．1 主要特征 A3936是美国Allegro公司生产的新型DMOS三相PWM电机驱动器，它最重要的包含换相逻辑和功率驱动电路，可通过给定控制电压信号和方向控制逻辑信号来完成无刷直流电动机的调速和正反转控制。另外，A3936还具有内部欠压锁定、交叉电流保护、过热保护等功能，因而使用十分便捷。此外，A3936还具

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