無刷馬達(dá)工作原理,無刷馬達(dá)電路圖-KIA MOS管

無刷馬達(dá)原理

無刷馬達(dá)（無刷直流電機(jī)）的工作原理是通過電子換向器替代傳統(tǒng)的機(jī)械換向器，實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子的連續(xù)旋轉(zhuǎn)。無刷馬達(dá)通過電子換向系統(tǒng)替代傳統(tǒng)機(jī)械電刷，利用位置傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁極位置，控制器驅(qū)動(dòng)定子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而驅(qū)動(dòng)永磁體轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)高效、低磨損的能量轉(zhuǎn)換。

無刷馬達(dá)組成：

1.定子：包含硅鋼片疊壓鐵芯和三相繞組線圈，通電后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。

2.轉(zhuǎn)子：由永磁體(如釹鐵硼）構(gòu)成，提供恒定磁場(chǎng)，與定子磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。

3.位置傳感器：霍爾傳感器或編碼器實(shí)時(shí)檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置，輸出信號(hào)至控制器。

4.電子控制系統(tǒng)：包括微處理器（MCU）和驅(qū)動(dòng)電路（如三相逆變器），根據(jù)位置信號(hào)生成PWM波形控制繞組電流。

無刷馬達(dá)工作原理步驟：

1.位置檢測(cè)與信號(hào)處理：位置傳感器（如霍爾元件）監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)子磁極位置，輸出相位差120°的方波信號(hào)至控制器。

2.電子換向控制：控制器根據(jù)位置信號(hào)，通過功率開關(guān)管（MOSFET/IGBT）按特定時(shí)序?qū)ǘㄗ永@組。例如，當(dāng)霍爾信號(hào)為101時(shí)，控制器驅(qū)動(dòng)U相上橋臂和V相下橋臂導(dǎo)通，形成U→V的電流路徑，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。

3.磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)：定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子永磁體磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩。通過六步換向邏輯（U→V→W→U循環(huán)），磁場(chǎng)以60°電角度步進(jìn)旋轉(zhuǎn)，推動(dòng)轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)動(dòng)。

無刷直流馬達(dá)控制電路

無刷直流電機(jī)（BLDC）是一種高效、高可靠性、低噪聲和低維護(hù)成本的電機(jī)，由于其優(yōu)異的性能，在許多應(yīng)用中得到了廣泛的應(yīng)用，例如家用電器、工業(yè)自動(dòng)化、電動(dòng)車等。

三相六臂全橋驅(qū)動(dòng)電路

無刷馬達(dá),原理,電路

無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路如圖所示，采用三相六臂全橋驅(qū)動(dòng)方式，采用此方式可以減少電流波動(dòng)和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，使得電機(jī)輸出較大的轉(zhuǎn)矩。在電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分使用6個(gè)功率場(chǎng)效應(yīng)管控制輸出電壓，四軸飛行器中的直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路電源電壓為12 V.驅(qū)動(dòng)電路中，Q1~Q3采用IRFR5305（P溝道），Q4~Q6為IRFR1205（N溝道）。該場(chǎng)效應(yīng)管內(nèi)藏續(xù)流二極管，為場(chǎng)效應(yīng)管關(guān)斷時(shí)提供電流通路，以避免管子的反向擊穿，其典型特性見參數(shù)表，T1~T3 采用PDTC143ET 為場(chǎng)效應(yīng)管提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制采用三相六狀態(tài)控制策略，功率管具有六種觸發(fā)狀態(tài)，每次只有兩個(gè)管子導(dǎo)通，每60°電角度換向一次，若某一時(shí)刻AB 相導(dǎo)通時(shí)，C 相截至，無電流輸出。單片機(jī)根據(jù)檢測(cè)到的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置，利用MOSFET的開關(guān)特性，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的通電控制，例如，當(dāng)Q1、Q5 打開時(shí)，AB 相導(dǎo)通，此時(shí)電流流向?yàn)殡娫凑龢O→Q1→繞組A→繞組B→Q5→電源負(fù)極。類似的，當(dāng)MOSFET 打開順序分別為Q1Q5，Q1Q6，Q2Q6，Q2Q4，Q3Q4，Q3Q5時(shí)，只要在合適的時(shí)機(jī)進(jìn)行準(zhǔn)確換向，就可實(shí)現(xiàn)無刷直流電機(jī)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

三相全橋驅(qū)動(dòng)電路

無刷電機(jī)三相全橋驅(qū)動(dòng)電路，使用六個(gè)N溝道的MOSFET管（Q1～Q6）做功率輸出元件，工作時(shí)輸出電流可達(dá)數(shù)十安。為便于描述，該電路：Q1/Q2/Q3稱做驅(qū)動(dòng)橋的“上臂”，Q4/Q5/Q6稱做“下臂”。

無刷馬達(dá),原理,電路

圖中R1/R2/R3為Q1/Q2/Q3的上拉電阻，連接到二極管和電容組成的倍壓整流電路（原理請(qǐng)自行分析），為上臂驅(qū)動(dòng)管提供兩倍于電源電壓（2×11V）的上拉電平，使上臂MOSFET在工作時(shí)有足夠高的VGS壓差，降低MOSFET大電流輸出時(shí)的導(dǎo)通內(nèi)阻，詳細(xì)數(shù)據(jù)可參考MOS管DataSheet。

上臂MOS管的G極分別由Q7/Q8/Q9驅(qū)動(dòng)，在工作時(shí)只起到導(dǎo)通換相的作用。下臂MOS由MCU的PWM輸出口直接驅(qū)動(dòng)，注意所選用的MCU管腳要有推挽輸出特性。

KIA半導(dǎo)體是一家致力于功率半導(dǎo)體電子元器件研發(fā)與銷售的高新技術(shù)型企業(yè)，竭誠服務(wù)全球開關(guān)電源、綠色照明、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、汽車電子、新能源充電樁、太陽能設(shè)備、數(shù)碼家電、安防工程等行業(yè)長期合作伙伴，主動(dòng)了解客戶需求，不斷研發(fā)創(chuàng)新，為客戶提供綠色、節(jié)能、高效的功率半導(dǎo)體產(chǎn)品。

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