用于辦公自動(dòng)化設備應用的高能效步進(jìn)電機驅動(dòng)器方案

電機的應用非常廣泛，遍及人們工作及生活的各個(gè)領(lǐng)域，如打印機、復印機、傳真機、投影儀、電冰箱、洗衣機、空調、燃氣灶、照相機、ATM機、電動(dòng)縫紉機、保安攝像機、自動(dòng)售貨機、熱水供應系統、園林灌溉系統及工業(yè)自動(dòng)化等。

　　在節能越來(lái)越受重視的當今，高能效的驅動(dòng)電機顯得尤為重要。從類(lèi)型上看，電機包括交流電機、直流有刷電機、直流無(wú)刷電機、永磁同步電機、伺服電機和步進(jìn)電機等。其中，步進(jìn)電機采用脈沖工作，也稱(chēng)作數字電機或脈沖電機。步進(jìn)電機的旋轉角與脈沖數量成正比，速度則與脈沖頻率成正比，可通過(guò)控制脈沖數量來(lái)精確控制步進(jìn)電機的旋轉，使其非常適合于定位應用。本文將探討步進(jìn)電機驅動(dòng)的常見(jiàn)挑戰，并重點(diǎn)介紹安森美半導體針對辦公自動(dòng)化設備應用的高能效步進(jìn)電機驅動(dòng)器方案。

　　步進(jìn)電機驅動(dòng)應用的常見(jiàn)挑戰

　　電機驅動(dòng)器能用于多種不同的應用。設計工程師在設計中使用電機驅動(dòng)器時(shí)面對一些共通的挑戰。首先，當今的大多數設計都要求電機驅動(dòng)應用及相關(guān)電機驅動(dòng)IC 和元件提供低能耗和高能效。例如，在如果風(fēng)扇驅動(dòng)器電路板位于密封殼體內部，就會(huì )產(chǎn)生熱量，要求額外的能耗來(lái)將它冷卻。因此，就需要使用內置風(fēng)扇在內部環(huán)流冷風(fēng)，以減少熱量并管理散熱。故工程師可能會(huì )要求低功率損耗，同時(shí)還要求強大、具備高能效冷卻功能的電機。

　　圖1. 電機驅動(dòng)器應用示例及其常見(jiàn)挑戰。

　　其次，從終端用戶(hù)角度來(lái)講，極需要降低電機產(chǎn)生的噪聲，以避免造成不適的感覺(jué)。設計人員還必須能夠補償系統中的任何外部噪聲或振動(dòng)。再次，無(wú)論是因為居住空間有限或是用戶(hù)偏好，消費者對緊湊型方案的需求高是一項普通的消費趨勢。這趨勢導致更小尺寸及低噪聲的電機更受偏好，但這在嘗試補償其它設計要求時(shí)并不總是具有可能性。

　　值得注意的是，由于要求高壓電源來(lái)驅動(dòng)白家電及工業(yè)等應用，電機及電機驅動(dòng)器的耐用性及安全性至關(guān)重要。更不用說(shuō)工程師需要選擇能夠精確控制速度的可靠電機。

　　永磁型和混合型步進(jìn)電機的工作原理

　　步進(jìn)電機常用于精密控制應用，并采用像微步進(jìn)的技術(shù)來(lái)減輕電機振動(dòng)。圖2顯示了永磁型步進(jìn)電機及混合型步進(jìn)電機的工作原理圖解。步進(jìn)電機以數字脈沖形式工作，通常稱(chēng)作同步電機或脈沖電機。步進(jìn)電機通過(guò)導通及關(guān)閉MOSFET來(lái)控制轉動(dòng)。

　　圖2. 永磁型及混合型步進(jìn)電機的工作原理。

　　以圖2左側為例，當電流流過(guò)MOSFET開(kāi)關(guān)OUT1和OUT2時(shí)，永磁轉子的位置如左圖所示?？刂芆UT1、2、3及4的電流，就可以控制轉子位置。轉角與脈沖數量成正比，轉速與脈沖的頻率成正比。您可以藉控制脈沖數量來(lái)精密地控制轉子位置，使其適合于定位。

　　用于辦公自動(dòng)化設備應用的步進(jìn)電機及驅動(dòng)器產(chǎn)品

　　如前所述，步進(jìn)電機的應用非常廣泛，如在A(yíng)TM自動(dòng)柜員機中用于進(jìn)鈔控制及存折卷入等功能，又如在自動(dòng)售賣(mài)機中用于貨品移動(dòng)，以及在老虎機中用于輪盤(pán)旋轉等。本文討論的重點(diǎn)是針對辦公自動(dòng)化應用的步進(jìn)電機及驅動(dòng)器，典型產(chǎn)品有如打印機及掃描儀。通常情況下，進(jìn)紙、紙托盤(pán)及掃描等功能可能使用到