典型的無(wú)刷直流電機(jī)控制器具有半橋或半H橋電路。與H橋不同，此電路配置只有兩個(gè)開(kāi)關(guān)-一個(gè)高側(cè)晶體管和一個(gè)低側(cè)晶體管。大多數(shù)無(wú)刷電機(jī)使用兩相或三相電源系統(tǒng)。

　因此，在無(wú)刷直流電機(jī)控制器電路圖中，這看起來(lái)像是兩個(gè)或三個(gè)半橋（取決于相數(shù)），每個(gè)半橋都有一對(duì)開(kāi)關(guān)。讓我們仔細(xì)看看帶有霍爾效應(yīng)傳感器的三相無(wú)刷直流電機(jī)控制器，了解其電路設(shè)計(jì)的基本原理。

　定子具有彼此成120角的三相繞組。每個(gè)繞組都有施加到定子的電壓和電流的矢量表示。

　無(wú)刷直流電機(jī)控制器霍爾傳感器識(shí)別轉(zhuǎn)子的位置。接收到傳感器數(shù)據(jù)后，功率MOSFET會(huì)切換電流，將其注入正確的繞組。在大功率無(wú)刷直流電機(jī)控制器中，IGBT和GaN開(kāi)關(guān)可以替代MOSFET。

　集成或分立的柵極驅(qū)動(dòng)器都可以控制晶體管。無(wú)刷電機(jī)控制器示意圖的驅(qū)動(dòng)器充當(dāng)開(kāi)關(guān)和微控制器(MCU)之間的中介。

　三相無(wú)刷直流電機(jī)控制器電路包括完成一個(gè)完整開(kāi)關(guān)周期（即為定子的所有三個(gè)繞組通電）所需的六個(gè)步驟。通過(guò)打開(kāi)和關(guān)閉高側(cè)和低側(cè)晶體管，電流依次流過(guò)定子繞組。

　在設(shè)計(jì)無(wú)刷直流電機(jī)控制器時(shí)，您可以考慮不同的電流切換方法，包括梯形和正弦換向。這些方法的名稱(chēng)與信號(hào)波形有關(guān)。

　通過(guò)梯形換向，三個(gè)繞組中的兩個(gè)可以同時(shí)保持通電。在正弦控制方法中，相移符合正弦定律。它提供了相位之間更平滑的電流切換。

　梯形換向比較簡(jiǎn)單，但在低速時(shí)可能會(huì)引起電機(jī)的振動(dòng)。正弦電流波形的實(shí)現(xiàn)可以確保電機(jī)的完美運(yùn)行。然而，這種類(lèi)型的換向在高速下變得具有挑戰(zhàn)性。

　通常，正弦無(wú)刷電機(jī)控制器電路使用脈寬調(diào)制(PWM)。它有助于調(diào)節(jié)注入轉(zhuǎn)子繞組的電流，使換向過(guò)程更平穩(wěn)、更高效。這尤其適用于獲得輸出信號(hào)反饋并通過(guò)改變占空比來(lái)調(diào)整輸入功率的閉環(huán)控制器。

　占空比是電流脈沖與電流信號(hào)的完整周期之間的百分比。無(wú)刷直流電機(jī)速度控制器更改PWM占空比以創(chuàng)建正弦信號(hào)。

　各種應(yīng)用的PWM開(kāi)關(guān)頻率可能不同。盡管它應(yīng)該足夠高以防止功率損耗。定子的物理限制決定了最大頻率水平。但是，也有控制單元本身的規(guī)格。

　因此，即使定子允許您增加PWM頻率，您也無(wú)法做到這一點(diǎn)，因?yàn)槟闹绷鳠o(wú)刷電機(jī)控制器的功能有限。

　作為一種選擇，您可以使用滯后來(lái)控制無(wú)刷直流電機(jī)的運(yùn)行。這種方法也與正弦波變換有關(guān)。它允許您確定提供給電機(jī)的電流的上限和下限。一旦電流達(dá)到其上限或下限，晶體管開(kāi)關(guān)就會(huì)分別關(guān)閉或打開(kāi)，并使用正弦定律改變平均電流。

　您可以將無(wú)刷直流電機(jī)控制器半橋?qū)崿F(xiàn)為集成電路(IC)或分立元件。這是您在開(kāi)始弄清楚如何設(shè)計(jì)無(wú)刷直流電機(jī)控制器時(shí)可能面臨的最常見(jiàn)的困境之一。

　分立電路可能不太可靠，因?yàn)榻M件應(yīng)該單獨(dú)組裝并焊接到電路板上。無(wú)刷直流電機(jī)控制器IC尺寸更小，生產(chǎn)成本低，并簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)過(guò)程。然而，集成電路具有功率限制。除此之外，一個(gè)組件的故障將導(dǎo)致整個(gè)無(wú)刷直流電機(jī)控制器IC的更換，而不僅僅是這個(gè)組件。