【導讀】直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)控(kong)製(zhi)器(qi)是(shi)用(yong)於(yu)管(guan)理(li)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)運(yun)行(xing)的(de)特(te)殊(shu)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)。所(suo)有(you)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)都(dou)需(xu)要(yao)控(kong)製(zhi)器(qi)嗎(ma)？一(yi)點(dian)也(ye)不(bu)。讓(rang)我(wo)們(men)弄(nong)清(qing)楚(chu)哪(na)些(xie)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)使(shi)用(yong)它(ta)以(yi)及(ji)用(yong)於(yu)什(shen)麼(me)目(mu)的(de)。

直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)控(kong)製(zhi)器(qi)是(shi)用(yong)於(yu)管(guan)理(li)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)運(yun)行(xing)的(de)特(te)殊(shu)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)。所(suo)有(you)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)都(dou)需(xu)要(yao)控(kong)製(zhi)器(qi)嗎(ma)
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在本文中，我們將研究兩種類型的直流電機：有刷直流 （BDC） 和無刷直流 （BLDC） 電機。兩種類型都使用控製器，可以啟動和停止電機
，調節其速度和扭矩，以及執行其他功能。然而，控製器對於 BLDC 電dian機ji更geng為wei重zhong要yao，因yin為wei它ta是shi換huan向xiang過guo程cheng的de一yi部bu分fen，對dui於yu所suo有you由you直zhi流liu電dian供gong電dian的de電dian機ji都dou至zhi關guan重zhong要yao。在zai這zhe裏li，您nin將jiang了le解jie有you關guan有you刷shua和he無wu刷shua直zhi流liu電dian機ji及ji其qi控kong製zhi係xi統tong之zhi間jian的de差cha異yi的de更geng多duo信xin息xi。

BDC 和 BLDC 電機和控製器概述

要創建直流電機的旋轉，您需要切換或換向施加到電機的電流
，並改變電機繞線組件周圍產生的磁場的極性。

在BDC電機中
，電流流過轉子的繞組
，而其定子可以有繞組（串聯
，並聯
，複合BDC電機）或永磁體（永磁BDC電機）。電機的運動取決於圍繞這兩個組件產生的磁場的相互作用。因此，它們的帶相反電荷的場吸引並且類似的帶電場相互排斥。

BDC電機的另一個關鍵元件是換向器，它切換電流的極性，並通過稱為電刷的電觸點將其施加到轉子的繞組上。

BLDC 電機還有一個轉子和一個定子

，但與有刷電機不同
，電流流過定子的繞組。由永磁體製成的轉子可以位於電機內部（內轉子BLDC 電機）或外部（外轉子BLDC 電機）。

BLDC dianjimeiyouhuanxiangqihuodianshuadengjixiebujian，yinweizhelidehuanxiangshiyoukongzhiqiqudongdedianziguocheng。tongguogujizhuanzideweizhi
，kongzhiqijuedingheshiqiehuandianliuyijiweinagedingziraozutongdian。yinci，kongzhiqiduiyuwushuadianjideyunxingzhiguanzhongyao。

除此之外，BDC 和 BLDC 電機控製器具有相同的功能;它們可以啟動和製動電機，反轉其旋轉並控製其速度和扭矩。

有刷和無刷直流電機的應用特點

有刷和無刷直流電機都有自己的優點和缺點
，定義了它們的應用領域。例如
，BLDC 電機具有更小、更輕的結構
，對其效率沒有影響。這就是為什麼它廣泛用於不同尺寸的便攜式電子產品和無線設備的原因。

與機械換向器相比，BLDC 電機控製器以更高的頻率切換電流。這使電機能夠保持高扭矩並在低速和高速下平穩運行。可靠性和低維護也是 BLDC 電機的強項之一。因此，其適用範圍可能包括其在以下方麵的使用：

電動車;

無人駕駛飛行器;

家用電子產品;

工業機器人。

在某些應用中，BDC dianjiyijingrangweiyuwushuadianji。shishishang
，jixiehuanxiangxiaolvjiaodi
，tongchanghuidaozhigonglvsunhao。dianliuqiehuanqijianchanshengdehuohuahuidaozhigaoshuipingdedianzizaosheng。ciwai，shuazixuyaodingqiweihuhe/或更換。

盡管存在所有這些缺點，BDC電機在注重簡單性和成本效益的低功耗係統和應用中仍然很受歡迎。它們可以在遙控玩具、簡單的家用
、工業和汽車電器中找到。

BDC 電機控製器的設計和實現比 BLDC 控kong製zhi器qi更geng簡jian單dan，因yin為wei沒mei有you複fu雜za的de電dian子zi元yuan件jian和he算suan法fa
，在zai某mou些xie情qing況kuang下xia使shi其qi成cheng為wei更geng具ju吸xi引yin力li的de選xuan擇ze。因yin此ci，讓rang我wo們men看kan看kan構gou建jian這zhe些xie設she備bei中zhong的de每mei一yi個ge需xu要yao什shen麼me。

構建 BDC 電機控製器

在構建直流電機控製器之前
，應指定技術要求並選擇特定類型的設備。控製器的特性包括但不限於：

功率調節

為了調節速度或扭矩
，BDC 控製器會增加或減少提供給電機的功率。線性穩壓器允許控製器在電機的整個工作周期內施加恒定電壓。

這種類型的調節通常不再用於現代控製器，因為它們主要依賴於具有脈寬調製（PWM）的開關穩壓器。這種方法允許控製器通過脈衝供電來改變電壓和電流水平。

控製類型

簡單的係統使用直流電機控製器來調節電機的運行

，而無需獲得任何反饋。因此
，開環控製器無法校正電機的參數。

相反，閉環直流電機控製器可以接收來自電機的反饋並根據需要調節其速度、旋轉方向和其他參數。

zhiliudianjikongzhiqideqitatexingbaokuodianjidegonglvhegongzuodianya。weiquebaodianjijiqikongzhiqidekekaoxing，ninyinggailejiedianjizhengchangyunxingsuoxudedianyuanhedianyashuiping。yinci，ninkeyizaidiyahegaoyayijigonglvdedianjikongzhiqizhijianjinxingxuanze。

如上所述，大多數有刷電機使用PWM控製器。此類器件具有一個帶有兩個高邊和兩個低邊開關的H橋電路。例如，當電機需要加速時，控製器會增加占空比（脈衝與脈衝周期的比值）。修改後的PWM信號到達柵極驅動器，這些驅動器打開晶體管的時間更長，並允許更多的電流進入。

要沿一個方向旋轉 BDC 電機，控製器打開對角線上的 H 橋(qiao)開(kai)關(guan)。開(kai)關(guan)過(guo)程(cheng)總(zong)是(shi)有(you)一(yi)些(xie)延(yan)遲(chi)，因(yin)此(ci)在(zai)反(fan)轉(zhuan)旋(xuan)轉(zhuan)時(shi)，所(suo)有(you)四(si)個(ge)晶(jing)體(ti)管(guan)都(dou)可(ke)能(neng)打(da)開(kai)。為(wei)了(le)防(fang)止(zhi)電(dian)機(ji)出(chu)現(xian)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)泄(xie)漏(lou)
，您(nin)可(ke)以(yi)增(zeng)加(jia)死(si)區(qu)時(shi)間(jian)，使(shi)控(kong)製(zhi)器(qi)保(bao)持(chi)所(suo)有(you)晶(jing)體(ti)管(guan)閉(bi)合(he)和(he)依(yi)次(ci)打(da)開(kai)。

yaoshixianbihuankongzhidianlu，keyishiyongweizhichuanganqi。kongzhiqijiangduquchuanganqifasongdexinhaobingzuochuxiangyingdefanying。zaiwomendeyigexiangmuzhong

，womenchuangjianleyigekebianchengzhiliudianjikongzhiqi，jikeyizuoweibihuanxitong，yekeyizuoweikaihuanxitonggongzuo。weilejieshoudianjidefankui，womenzengjialeyigexuanzhuanbianmaqilaijiankongdianjidezhuangkuang。

構建帶有反饋的直流電機控製器時，您應該注意微控製器的功能。MCU 應：

覆蓋傳感器信號的頻率範圍;

具有必要的信號處理速率;

有足夠的內存和閃存容量;

如果傳感器是模擬傳感器
，則具有模數轉換器 （ADC）。

構建 BLDC 電機控製器

BLDC 電機控製器使用半 H 橋電路的晶體管切換電流。晶體管的數量取決於控製器激勵的相數或繞組數。三相無刷直流電機控製器（最常見的配置之一）需要三個半H橋，即每相一個高邊和一個低邊開關。

接收到MCU信號後
，柵極驅動器打開晶體管並向定子繞組提供電流。要在相位之間切換
，控製器需要知道轉子的位置。有兩種方法可以檢測它：

安裝位置傳感器並使用其測量值;

感測定子繞組中隨轉子運動一起產生的反電動勢（反電動勢）。

第一種方法更簡單，但傳感器需要定期維護（例如
，光學傳感器容易產生灰塵）。此(ci)外(wai)
，您(nin)還(hai)必(bi)須(xu)添(tian)加(jia)更(geng)多(duo)電(dian)線(xian)，這(zhe)使(shi)電(dian)機(ji)的(de)結(jie)構(gou)複(fu)雜(za)化(hua)。第(di)二(er)種(zhong)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)在(zai)硬(ying)件(jian)級(ji)別(bie)更(geng)簡(jian)單(dan)
，但(dan)可(ke)能(neng)需(xu)要(yao)複(fu)雜(za)的(de)算(suan)法(fa)開(kai)發(fa)。重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)

，隻(zhi)有(you)當(dang)轉(zhuan)子(zi)移(yi)動(dong)時(shi)

，您(nin)才(cai)能(neng)感(gan)應(ying)回(hui)電(dian)動(dong)勢(shi)。

根據我們的經驗，當傳感器與反電動勢傳感方法一起使用時，定位精度會提高。

檢測到轉子位置後
，BLDC 電機控製器會切換電流
，並將其作為梯形或正弦波形應用於不同的相位。

tixinghuanxiangdeshixiangengjiandan，danshi，takenengzaidisushiyinqizhuanjumaidong，bingqiezhiyouzaidianjijiakuaisudushicaibiandepingwen。zhengxianzhiliuwushuadianjikongzhiqizhuyaoyikaomaikuantiaozhilaichanshengzhengxianbo。zhezhongfangfakezaidisushitigongpinghuaqiehuan，danhennanzaigaopinxiagoujianzhengxianbo。

大多數無刷電機都有閉環控製器
，這些控製器使用位置傳感器和特殊算法來接收來自電機的反饋並做出響應。其中一種算法是比例-積分-微分 （PID） 算法，廣泛用於 BLDC 和 BDC 電機控製器的反饋係統。

PID算法處理當前電機的參數，並將其與參考值進行比較。根據這些數據，它調整輸出信號的頻率，控製器相應地調節速度。

結論

直流電機在各個行業中的需求量很大。在某些應用中可互換
，BDC 和 BLDC 電機仍然有其利基市場。例如，有刷電機的低成本和簡單性使其成為日常使用的電子設備的合適選擇。電子換向 BLDC 電機可在不同功率的應用中提供可靠性和高效的速度控製。

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