ZHCT871 October 2024 MCF8329A
設計立式吸塵器或掃地機器人等無線真空吸塵器的工程師在仔細構建電機驅動系統時,需要考慮許多因素,以便滿足應用要求。本產品概述介紹了使用 BLDC 電機驅動器的吸塵電機系統,并重點關注兩大挑戰,即強大的吸力和電機效率。
TI 的 BLDC 電機驅動器設計采用 MCT8329A(高達 3kHz)和 MCF8329A(高達 1.8kHz)等超高速的高效器件解決了這些挑戰,可實現高性能和較長的電池壽命。這些器件還具有無代碼單分流器梯形和磁場定向控制、正向和反向轉動支持、可配置電機啟動和停止選項、可選閉環速度或功率控制、高柵極驅動強度和功率等特性,可應對電機控制挑戰。
本文檔在速度和效率性能方面對 TI 器件和競品器件 F
進行了比較。
在吸塵電機系統中,需要考慮兩個測試條件,即吸塵口打開和吸塵口閉合。在無線真空吸塵器系統中,高速運行的吸塵電機會產生強大的吸力,將空氣和碎屑吸入吸塵軟管。如果軟管口打開,會在吸塵電機上產生最大負載。如果該口閉合或部分閉合,則吸塵電機上的負載減小。通常,無論是否采用弱磁控制,都會使用恒定功率控制來增加電機速度,從而在吸塵口部分閉合時產生更強的吸力。這樣有助于對角落、家具和其他典型表面進行強力清潔。在這兩種測試條件下,測量的參數如下:
| 設計 | 輸入 電壓 (V) | 輸入直流 電流 (A) | 直流 功率 (W) | 頻率 (Hz) | 繞組電流 RMS (A) | 電機電流降低的百分比(較內置控制器) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 競品器件 F | 36 | 5.56 | 200.1 | 625 | 9.02 | 0 |
| MCF8329 | 36 | 5.57 | 200.5 | 621 | 7.73 | -14.3% |
| MCT8329 | 36 | 5.84 | 210 | 626 | 7.99 | 11.4% |
圖 1 吸塵口打開時的繞組電流比較
圖 2 200W 下、吸塵口打開時的電機驅動設計比較表 1 展示了 MCx 設計能夠實現的電機電流降低百分比。這些數據顯示了每個 MCx8329 設計如何減小電機電流,從而在實現相同吸塵性能的同時降低電機發熱。
| 設計 | 輸入電壓 (V) | 輸入直流電流 (A) | 直流功率 (W) | 頻率 (Hz) | 繞組電流 RMS (A) | 電機電流降低的百分比(較內置控制器) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 競品器件 F | 36 | 5.63 | 202.7 | 1020 | 12.4 | 0 |
| MCF8329 | 36 | 5.4 | 194.4 | 1070 | 5.02 | -59.5% |
| MCT8329 | 36 | 5.55 | 199.8 | 1050 | 5.08 | -59% |
圖 3 吸塵口閉合時的繞組電流比較
圖 4 200W 下、吸塵口閉合時的電機驅動設計比較表 2 展示了與現有業界設計相比,TI 的 MCx8329 設計在運行期間如何在實現相同或更高速度的同時,降低多達 50% 的電機電流。
TI 的高度可配置、集成、無傳感器梯形或磁場定向電機控制算法可在現有業界設計基礎上實現這種性能改進。在保持相同速度的同時,效率的提高可顯著延長電池壽命和電機壽命,并降低電機發熱,而不會降低吸塵性能。在設計下一個 BLDC 吸塵電機系統時,不妨考慮使用 TI 設計。