工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器是現(xiàn)代制造業(yè)的核心組件之一，它們在各種應(yīng)用場景中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，如過程自動(dòng)化、風(fēng)扇控制、泵送液體和氣體、機(jī)器人技術(shù)等。隨著對能源效率和性能要求的不斷提高，選擇合適的驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)方案及其核心組件變得至關(guān)重要。芯片供應(yīng)商-中芯巨能將探討工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并推薦適用于不同需求場景的關(guān)鍵芯片。

1. 設(shè)計(jì)目標(biāo)與原則

高效節(jié)能：通過優(yōu)化設(shè)計(jì)減少能量損耗，提高能效。

可靠性與耐用性：確保長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，降低維護(hù)成本。

精確控制：實(shí)現(xiàn)高精度的速度和位置控制，滿足復(fù)雜應(yīng)用需求。

靈活性與可擴(kuò)展性：支持多種類型的電機(jī)和控制系統(tǒng)架構(gòu)。

安全合規(guī)：符合國際標(biāo)準(zhǔn)和地方法規(guī)的安全要求。

2. 關(guān)鍵技術(shù)要素

2.1 變頻驅(qū)動(dòng)(VFD)

VFD技術(shù)允許根據(jù)實(shí)際負(fù)載調(diào)整輸出頻率和電壓，從而實(shí)現(xiàn)平滑啟動(dòng)、調(diào)速等功能。對于需要頻繁啟停或速度調(diào)節(jié)的應(yīng)用來說尤為重要。選擇時(shí)需考慮功率范圍、過載能力以及是否集成有高級(jí)功能如矢量控制等。

2.2 功率半導(dǎo)體器件

MOSFETs (金屬氧化物場效應(yīng)晶體管): 適用于低至中等功率水平的應(yīng)用，具有快速開關(guān)特性。

IGBTs (絕緣柵雙極型晶體管): 在較高功率場合表現(xiàn)出色，能夠承受大電流且具備良好的熱穩(wěn)定性。

二極管: 用于整流或續(xù)流路徑，確保電路中的電流方向正確。

PIMs (Power Integrated Modules) 和 IPMs (Intelligent Power Modules): 集成了多個(gè)元件于一體，簡化了PCB布局設(shè)計(jì)并提高了系統(tǒng)整體可靠性。

2.3 輔助控制組件

柵極驅(qū)動(dòng)器: 為功率開關(guān)提供足夠的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，同時(shí)保護(hù)其免受過壓沖擊。

運(yùn)算放大器: 用作模擬信號(hào)處理單元，執(zhí)行諸如電壓/電流檢測、反饋調(diào)節(jié)等任務(wù)。

傳感器: 包括但不限于霍爾效應(yīng)傳感器（用于轉(zhuǎn)速測量）、溫度傳感器（監(jiān)測工作狀態(tài)）以及壓力傳感器（監(jiān)控液壓系統(tǒng)）等。

微控制器(MCU) 或者 數(shù)字信號(hào)處理器(DSP): 作為控制系統(tǒng)的大腦，負(fù)責(zé)執(zhí)行復(fù)雜的算法計(jì)算、通信接口管理等工作。

3. 芯片推薦

針對上述提到的技術(shù)要點(diǎn)，以下是一些推薦使用的具體型號(hào)：

安森美(onsemi)

MOSFET: NTMS4H060N085S3

IGBT: FGH30T120U

二極管: MUR460**

PIM/IPM: SPWM3020C3A

英飛凌(Infineon)

MOSFET: IRFB7540

IGBT: IGBT4

二極管: ESD20K120

PIM/IPM: CIPOS? Maxi系列

德州儀器(TI)

柵極驅(qū)動(dòng)器: UCC27211

運(yùn)算放大器: OPA234

MCU/DSP: TMS320F28035

意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics)

位置傳感器: LIS3DH

溫度傳感器: STTS751

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4. 實(shí)施建議

熱管理：合理規(guī)劃散熱結(jié)構(gòu)，使用適當(dāng)?shù)睦鋮s方案來保證電子元件的工作溫度處于安全范圍內(nèi)。

電磁兼容性(EMC)：采取屏蔽措施減少電磁干擾，確保系統(tǒng)正常運(yùn)作不受外界影響。

軟件開發(fā)：利用現(xiàn)成的庫函數(shù)或者開發(fā)工具加速編程進(jìn)度，同時(shí)加強(qiáng)代碼測試以提高系統(tǒng)的魯棒性。

原型驗(yàn)證：制作樣品進(jìn)行充分測試，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在問題并作出相應(yīng)改進(jìn)。

總結(jié)

在設(shè)計(jì)高效的工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器涉及多方面考量。從選擇適合特定應(yīng)用場景的變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)到挑選高性能的功率半導(dǎo)體器件，再到整合輔助控制組件，每一步都至關(guān)重要。