电机驱动器用于高性能机器人系统

驱动单元的功能是确保电机与负载之间的速度和扭转距离适应，并实现机械扭转距离从一个传输到另一个件还可以通过将电机定位在机器人底座上来缓解机械系统，从而改善静态和动态特性。STSPIN32F0A包括关键电机控制电路，包括STM32F031C6微处理器和紧凑型7×7mmVFQFPN三相逆变器控制器封装。

机器人系统主要由机械、执行器、测量和控制四个子系统组成。关键挑战之一是关节运动控制不能有效利用伺服电机的机械特性，这在最佳运行条件下产生高速、低扭矩。

因此，驱动单元的功能是确保电机与负载之间的速度和扭转距离适应，并实现机械扭转距离从一个传输到另一个件还可以通过将电机定位在机器人底座上来缓解机械系统，从而改善静态和动态特性。

关节运动委托给允许机械系统运动的电机。在三种关键类型的永磁、直流（刷）和电子换向（无刷）电机中，最能满足低惯性和高精度等级要求的是无刷直流电机，即BLDC。

与使用机械开关的有刷电机相比，BLDC没有机械开关，其中使用电刷的旋转电枢进行电气连接。

运动部件的减少使无刷电机的使用寿命更长，仅受滚动轴承损坏的限制。此外，与其他直流解决方案相比，绕组电阻提高了排热和过载能力，带来了更高的效率。

因为没有电刷，BLDC它还显示出优异的耐久性和低噪音特性。有两种关键类型的结构：表面永磁体（SPM）内部永磁体（IPM）。SPM电机的磁铁附着在转子表面的外部。IPM电机将永磁体放入转子本身。

直流电机和控制器

BLDC它提供了高效率，但最重要的是，它带来了许多使用中使用的优良扭矩距离和速度值。它们应用包含旋转电枢的固定磁铁，它结合各种部件提供开关元件。

BLDC这种设计旨在增加扭矩，这种扭矩表示电机的旋转力尺寸，并且与磁铁和线圈绕组有关。磁场中的极对数越多，电机扭矩越大。

一个例子是Portescap的UltraEC平台由三个系列组成，由三个系列组成——ECS，ECT和ECP。根据扭矩距离和速度规定，这些无刷微电机系列适用于各种应用。获得专利的U线圈提供最小的铁损失，然后提供良好的效率和冷却塔操作)。

STMicroelectronics与Maxon为了加快机器人和工业应用的设计，共同开发了一种新模块。EVALKIT-ROBOT-1模块可以在机器人应用中提供精确定位。

该模块包括ST的STSPIN32F0A智能三相控制器和一个完整的逆变器级，内置ST功率晶体管，可随时连接到电机。STSPIN32F0A包括关键电机控制电路，包括STM32F031C6微处理器和紧凑型7×7mmVFQFPN三相逆变器控制器封装。

BLDC电机非常高效，但为了满足日益严格的要求，企业不仅要改进电机的结构，还要改进控制器。特别是，他们正在努力降低整体能耗，改善热管理。

在许多情况下，这些设计包括一个AD7533BQ集成控制器，它可以最大限度地减少所需的外部部件的数量，以及上面的系统解决方案，可以完成高度集成。好处包括节约空间和能源，提高整体可靠性指标和降低成本。

因为BLDC没有机械转换电流方向的结构，因此必须以电子方式转换。波型可分为梯形和正弦形两种关键类型。由于温度限制和成本限制，转子（磁铁）的位置有时是根据三相电流或感应电压估计的，而不使用传感器。

驱动软件必须确保正确的电机控制，以便在应用中控制速度和方向。当代微处理器(MCU)特别适用于提供DC(和交流)电机开发高效控制电路所需的特性水平和计算功能。

很多MCU适用于信号处理，允许应用定位数据并行处理复杂算法。这一点非常重要，因为越来越多的应用程序试图清除提供定位数据的传感器。MCU具有专为电机控制应用设计的外设。

例如，瑞萨电子RL78/G14微处理器平衡了电流成本水平和低电流成本水平（CPU工作时为66μ/MHz，待机或终止模式为240nA），带来51高度计算特性.2DMIPS(32MHz)。适用于家用电器检测标准的集成安全功能IEC/UL60730。

在BLDC在电机中，驱动变得更加复杂。速度和扭矩由暂态开/关持续时间比控制；一般来说，这是用来驱动绕组电阻的PWM信号的形式。由于单相、两相和三相电机的应用，这种情况进一步复杂化。今天，许多集成设备被用作驱动阶段。一般来说，它们包括驱动外部功率MOSFET栅极控制器，这些功率MOSFET最多三相是用来鼓励电机的。

电机需要大量电流，而控制器电路以低电流信号运行。因此，电机驱动器的功能是将低电流控制信号转换为高电流信号，可以驱动电机。

InfineonTechnologiesAG提供各种集成产品来控制速度控制器。iMOTIONIC无传感器磁场定向控制集成(FOC)所需的所有控制和模拟接口功能。此外，他们选择了公司验证的电机控制模块(MCE)在控制协议开发过程中，算法可以清除软件编码。

另一个节省空间的是德州仪器(TI)智能门极控制器。这些控制器集成了无源元件，以减少电路板的规格、元件的数量、复杂性和设计成本。它们还允许设计升级开关和干扰信号(EMI)特性。

控制器产品组合广泛，TI提供三个单独的可控半H桥控制器DRV8313。该设备旨在驱动三相无刷直流电机，但也可用于驱动螺丝管或其它负载。集成比较器允许构建限流电路或其他功能。

另一个例子是东芝电子设备和存储公司的闭环速度控制功能TC78B025FTG无刷三相电机驱动器IC。该器件在4.5V至16V在电压范围内工作，并提供正弦驱动150°转换。0.2Ω(典型值)低导电电阻降低IC在工作的自然性，进而扩大了对高驱动电流的支持。