引言

電機消耗的能量幾乎占全球電力的50%。suizhenengyuanchengbendechixushangzhang，yeneikaishicaiyongweichuliqitiaosuqudongqitidaixiaolvdixiadegudingsulvdianjihequdongqi，zhezhongxinxingdianjikongzhijishuyuchuantongqudongqixiangbi

，nenggoushinenghaopingjunjiangdi30%以yi上shang。雖sui然ran調tiao速su電dian機ji提ti高gao了le係xi統tong本ben身shen的de成cheng本ben，但dan是shi，考kao慮lv到dao電dian機ji能neng夠gou節jie省sheng的de能neng量liang以yi及ji所suo增zeng加jia的de功gong能neng，隻zhi需xu短duan短duan幾ji年nian即ji可ke挽wan回hui最zui初chu的de投tou資zi成cheng本ben。

通用電機設計

直流電機、無刷直流和交流感應電機是當今工業應用設計中最常見的電機。

直流電機：低成本和高精度驅動性能

直流電機是最先投入使用的電機類型
，目前仍然以低開發成本和卓越的驅動性能得到普遍應用。在最簡單的直流電機中，定子(即電機固定部件)為永久磁鐵，轉子(即電機的轉動部件)shangchanraoledianshuraozu，dianshuraozulianjiedaojixiehuanxiangkaiguan，gaikaiguankongzhiraozudianliudedaotongheguanbi。citiejianlidecitongliangyudianshudianliuxianghuzuoyong，chanshengdianciniuju
，congershidianjizuogong。

電機速度通過調整電樞繞組的直流電壓進行控製。根據具體應用的不同，可以采用全橋
、半橋或一個簡單的降壓轉換器驅動電樞繞組。這些轉換器的開關實現脈寬調製(PWM)
，從而獲得相應的電壓。

Maxim的高邊或橋式驅動器IC
，如：MAX15024/ MAX15025，可以用來驅動全橋或半橋電路的FET。直流電機還廣泛用於對速度、精度要求很高的伺服係統。為了滿足速度和精度的要求
，基於微處理器的閉環控製和轉子位置非常關鍵。Maxim的MAX9641霍爾傳感器能夠用於提供轉子的位置信息。

交流感應電機：簡單、堅固耐用

交流感應電機以簡單
、堅固耐用而著稱
，被廣泛用於工業領域。最簡單的交流電機就是一個變壓器
，原級電壓連接到交流電壓源，次級短路承載感應電流。“感應”電機的名稱源於“感應次級電流”。定子載有一個三相繞組
，轉子設計簡單，通常被稱為“鼠籠”，其中
，兩端的銅或鋁棒通過鑄鋁環短路。由於沒有轉子繞組和碳刷，這種電機的設計非常可靠。工作在60Hz電壓時
，感應電機恒速運轉。

然而，當采用電源電路和基於微處理器的係統時
，可以控製電機速度變化。變速驅動器由逆變器、信號調理器和基於微處理器的控製器組成。逆變器采用三個半橋，頂部和底部切換以互補方式控製。Maxim提供多種半橋驅動器


，如MAX15024/MAX15025，可獨立控製頂部和底部FET。
精確測量三相電機電流、轉子位置及轉速是對感應電機進行高效閉環控製的必要條件。Maxim提供多款高邊和低邊電流放大器、霍爾傳感器以及同步采樣ADC
，能neng夠gou在zai惡e劣lie環huan境jing下xia精jing確que測ce量liang這zhe些xie參can數shu。微wei處chu理li器qi利li用yong電dian流liu和he位wei置zhi數shu據ju產chan生sheng三san相xiang橋qiao路lu的de邏luo輯ji信xin號hao。一yi種zhong常chang見jian的de閉bi環huan控kong製zhi技ji術shu稱cheng為wei矢shi量liang控kong製zhi，它ta消xiao除chu了le磁ci場chang電dian流liu矢shi量liang和he定ding子zi磁ci通tong量liang之zhi間jian的de耦ou合he，從cong而er能neng夠gou獨du立li控kong製zhi
，提ti供gong更geng快kuai的de瞬shun態tai響xiang應ying。

無刷直流電機：高可靠性和高輸出功率

無刷直流(BLDC)電(dian)機(ji)既(ji)沒(mei)有(you)換(huan)向(xiang)器(qi)也(ye)沒(mei)有(you)碳(tan)刷(shua)
，相(xiang)對(dui)於(yu)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)而(er)言(yan)需(xu)要(yao)更(geng)少(shao)的(de)維(wei)護(hu)。相(xiang)對(dui)於(yu)感(gan)應(ying)電(dian)機(ji)或(huo)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)而(er)言(yan)
，同(tong)等(deng)規(gui)格(ge)的(de)無(wu)刷(shua)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)能(neng)提(ti)供(gong)更(geng)大(da)的(de)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)。BLDC電機的定子與感應電機的定子非常相似。但是
，BLDC電機的轉子可以采用不同形式

，當然，都屬於永久磁鐵。氣隙磁通量由磁鐵固定
，不受轉子電流的影響。BLDC電機還需要一定形式的轉子位置檢測。

通常利用定子中嵌入的霍爾器件檢測轉子位置。當轉子的磁極經過霍爾傳感器附近時，會有一個信號指示通過的是北極還是南極。Maxim提供多款霍爾傳感器
，如MAX9641，這些器件集成了兩個霍爾傳感器和數字邏輯電路，可提供磁場位置
、方向輸出，從而簡化設計並降低係統成本。

傳感器
、信號轉換和數據接口的重要性

在zai電dian機ji控kong製zhi環huan路lu中zhong，有you幾ji種zhong類lei型xing的de傳chuan感gan器qi提ti供gong反fan饋kui信xin息xi。這zhe些xie傳chuan感gan器qi還hai用yong於yu檢jian測ce可ke能neng損sun壞huai係xi統tong的de故gu障zhang狀zhuang態tai，從cong而er提ti高gao係xi統tong可ke靠kao性xing。下xia麵mian介jie紹shao傳chuan感gan器qi在zai電dian機ji控kong製zhi中zhong的de作zuo用yong
，特te別bie是shi電dian流liu檢jian測ce放fang大da器qi
、霍爾傳感器和可變磁阻(VR)傳感器。其它內容包括：利用高速ADC監測、控製多通道電流和電壓，高精度電機控製所需的編碼器數據接口等。

電流監測

電流是用於監控並反饋給電機控製環路的常見信號。利用電流檢測放大器可以輕鬆地精確監測係統流入

、流liu出chu的de電dian流liu。采cai用yong電dian流liu檢jian測ce放fang大da器qi可ke以yi省sheng去qu傳chuan感gan器qi

，因yin為wei需xu要yao測ce量liang的de是shi電dian信xin號hao本ben身shen。電dian流liu檢jian測ce放fang大da器qi能neng夠gou檢jian測ce短duan路lu和he瞬shun態tai狀zhuang況kuang，並bing監jian測ce電dian源yuan和he電dian池chi反fan接jie故gu障zhang。

電流測量

電流測量有很多渠道
，但截至目前為止，最常見的方案是采用檢流電阻進行測量。這種方法的基本原理是：liyongjiyuyunfangdechafenfangdaqiduijianliudianzuliangduandedianyajinxingfangda，ranhouceliangfangdahoudedianyaxinhao。chuantongshejizhongtongchangcaiyongfenliqijian。danfenlifangancunzaiyixiequedian，liru：需要匹配電阻、具有較差的溫漂特性
，並占用較大麵積。幸運的是
，這些缺點可以通過在設計中使用集成電流檢測放大器得以解決。

放大器不僅測量電流，還可以檢測電流方向
，具有較寬的共模範圍，能夠提供高精度測量。電流測量可以采用低邊檢測(檢測電阻與接地通路串聯)，也可以采用高邊檢測(檢測電阻與火線串聯)。低(di)邊(bian)檢(jian)測(ce)中(zhong)，電(dian)路(lu)的(de)輸(shu)入(ru)共(gong)模(mo)電(dian)壓(ya)較(jiao)低(di)，輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)以(yi)地(di)為(wei)參(can)考(kao)，但(dan)低(di)邊(bian)電(dian)阻(zu)在(zai)接(jie)地(di)通(tong)路(lu)增(zeng)加(jia)了(le)所(suo)不(bu)希(xi)望(wang)的(de)外(wai)部(bu)電(dian)阻(zu)。高(gao)邊(bian)檢(jian)測(ce)中(zhong)，負(fu)載(zai)接(jie)地(di)，但(dan)高(gao)邊(bian)電(dian)阻(zu)必(bi)須(xu)承(cheng)受(shou)相(xiang)當(dang)大(da)的(de)共(gong)模(mo)信(xin)號(hao)。高(gao)邊(bian)檢(jian)測(ce)能(neng)夠(gou)對(dui)故(gu)障(zhang)狀(zhuang)態(tai)進(jin)行(xing)監(jian)測(ce)，例(li)如(ru)，電(dian)機(ji)外(wai)殼(ke)或(huo)繞(rao)組(zu)對(dui)地(di)短(duan)路(lu)。
相關閱讀：

馬達控製：加速和減速的設計關鍵

基於電機控製的高效家電設計實現

電機控製實時性能與效率的智能優化方案