單芯片無(wú)刷直流散熱微電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路綜述

1 引言

隨著先進(jìn)控制理論的應(yīng)用及半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，功率驅(qū)動(dòng)組件切換頻率明顯提高，使得驅(qū)動(dòng)部件功能日益強(qiáng)大，元件越來(lái)越少，可靠性顯著提高，無(wú)刷直流電機(jī)逐漸取代了有刷直流電機(jī)的使用領(lǐng)域。尤其是隨著信息和數(shù)字化時(shí)代的到來(lái)，電子元件集成度越來(lái)越高，各種電子產(chǎn)品呈現(xiàn)出輕薄化、小型化的發(fā)展趨勢(shì)。空間越小，集成度越高，電子產(chǎn)品散熱問(wèn)題越發(fā)突出，因此無(wú)刷直流微電機(jī)被廣泛用于電子產(chǎn)品的散熱解決方案。

在電腦中，CPU等電子元器件的發(fā)熱大多采用無(wú)刷直流微電機(jī)散熱，因此無(wú)刷直流微電機(jī)用量巨大;現(xiàn)階段盛行的LED照明，由于受限于LED發(fā)光效率，發(fā)熱問(wèn)題也亟待解決，因此無(wú)刷直流散熱微電機(jī)也被用于LED照明的散熱。

2 單芯片散熱微電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路方案

2.1 低壓5 V驅(qū)動(dòng)電路控制方案

該類(lèi)驅(qū)動(dòng)電路方案主要用在筆記本電腦、平板電腦及各種便攜式設(shè)備中，因此典型工作電壓只有5 V，最低電壓通常要求支持1.8 V。為減小印刷電路板面積，功率驅(qū)動(dòng)管多采用內(nèi)部集成實(shí)現(xiàn)。針對(duì)該應(yīng)用領(lǐng)域主要有以下兩大類(lèi)芯片。

2.1.1 需要定位傳感器的驅(qū)動(dòng)控制芯片

該類(lèi)芯片通過(guò)對(duì)定位傳感器(在無(wú)刷直流散熱微電機(jī)中多采用霍爾效應(yīng)傳感器)給出的位置信息放大處理后控制電子換相器換相。此處以BD6966NUX為例說(shuō)明，整個(gè)控制過(guò)程如圖1所示。

圖中H+和H-是定位傳感器給出的轉(zhuǎn)子位置信息，經(jīng)運(yùn)放放大后，控制OUT1和OUT2。在運(yùn)放內(nèi)部集成了功率驅(qū)動(dòng)管，放大倍數(shù)由式(1)給出：

UOUT2-UOUT1=-R1(UH+-UH-)/R2 (1)

根據(jù)BD6966NUX規(guī)格書(shū)描述，放大倍數(shù)為44.5 dB，約為168倍，因此R1/R2=168。

圖1中當(dāng)定位傳感器信號(hào)UH+>UH-時(shí)，運(yùn)放放大后UOUT1為高電平，UOUT2為低電平，電流由OUT1流向OUT2;當(dāng)UH+

此外當(dāng)傳感器信號(hào)較弱時(shí)，由于運(yùn)放線性放大作用，輸出波形如圖2所示?；疑珔^(qū)域中傳感器信號(hào)幅度小，經(jīng)過(guò)168倍放大后在換相點(diǎn)附近驅(qū)動(dòng)能力線性增加或減少，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流的軟開(kāi)關(guān)換相，有效降低了電機(jī)換相噪聲。