提供机器人动力的无刷电机驱动器
【导读】机器人必需装配多个电机，才能够用于移动机器人主体或是机器人的手臂、四肢，其中又以使用无刷直流电机（BLDC）为主流，为了高效的驱动无刷电机，便得选择合适的无刷电机驱动器。本文将为您介绍无刷电机与驱动器的特性与选择要点，以及由安森美（onsemi）推出的无刷电机驱动器的产品特性。
比有刷电机更加高效的无刷电机
无刷电机和有刷电机是两种不同的电机类型，它们的主要区别在于其内部的电刷结构是否存在。有刷电机内部有一对电刷与旋转的转子接触，通过电刷将电能传递给转子，从而产生转动。而无刷电机则不需要电刷，通过内部的电子控制器（如晶体管）控制电流方向，直接向转子中的磁铁施加电磁力，从而产生转动。
由于无刷电机没有电刷，因此可以在高速运转时减少摩擦和磨损，因此通常比有刷电机更有效率。此外，无刷电机还可以更精确地控制转速和转矩，因此更加适合需要高精度运动控制的应用。
另外，由于有刷电机的电刷部分容易磨损，需要定期更换，因此需要更多的维护工作。无刷电机则不需要这些维护工作，因此更加方便使用。不过，在通常情况下，无刷电机比有刷电机成本更高，但随着无刷电机技术的不断进步和市场竞争的加剧，无刷电机的成本已经越来越接近有刷电机。
由于无刷电机使用的是电子控制器来管理磁场和电流，因此它比传统的有刷电机更加高效，且无刷电机能够在低转速下提供高转矩，这使得它们适用于需要启动力的应用，如电动工具和机器人等。由于无刷电机能够在高转速下运转，这使得它们适用于需要高速运动的应用，如无人机和电动车等。
此外，因为无刷电机使用的是电子控制器，而不是电刷和集电器等机械零件，因此它们比传统的有刷电机更加耐用，加上由于无刷电机的运转是通过电子控制器调节电流而实现的，而不是通过机械的摩擦和接触来实现，因此它们通常比传统的有刷电机更加安静。由于无刷电机比传统的有刷电机具有更好的性能和寿命，因此它们被广泛应用于各种应用中，包括工业自动化、家用电器、电动工具、无人机、电动车等。
无刷电机的选购要诀
选择无刷电机时，首先您需要确定您的应用需要什么类型的无刷电机，例如您是需要高转矩、高速度还是两者兼备的无刷电机，这样才能为您的应用提供最佳的效能。此外，还需要根据电源供应和应用需求，来选择正确的无刷电机电压和功率。一般来说，输入电压和功率越高，无刷电机的性能就越好，但相应的成本也会增加。
另一方面，您需要确定应用所需的转速范围，并选择能够提供所需转速的无刷电机。无刷电机的效率很重要，因为高效的无刷电机可以节省能源和降低使用成本。因此，选择高效的无刷电机可以为您的应用带来更好的效能和经济效益。再来还需要选择具有良好耐用性和寿命的无刷电机，这样可以减少维修和更换零件的次数，并降低使用成本。最后，需要选择一个可靠的品牌和高质量的无刷电机，以确保您的应用能够长时间稳定运行，并为您带来最大的效益。
选择无刷电机驱动器的重点
选择完无刷电机，便得开始选择无刷电机驱动器。首先，您需要确定您所使用的无刷电机类型，例如直流无刷电机、步进无刷电机等，并选择相应的无刷电机驱动器。再来则需要根据您所使用的无刷电机的电流和电压，来选择相应的无刷电机驱动器。通常，无刷电机驱动器的最大电流和最大电压应该大于无刷电机的额定电流和额定电压。
此外，无刷电机驱动器有多种控制方式，例如PWM控制、脉冲方向控制等，因此需要选择适合您的应用的控制方式，再来需要确定您的应用是否需要速度控制功能，如果需要，便需要选择支持速度控制的无刷电机驱动器。无刷电机驱动器通常具有过电流保护、过热保护等保护功能，您需要确定应用是否需要这些保护功能，以选择相应的无刷电机驱动器。当然，可靠的品牌和高质量的无刷电机驱动器将有助于您的应用能够稳定运行，确保整体系统的运作效率。
易于使用的无刷电机驱动器
针对高精度的机器人应用，安森美推出了NCD83591无刷电机驱动器，这是一款用于电机控制应用的三相60V栅极驱动器。NCD83591相当易于使用，具有高增益带宽电流检测放大器，非常适合梯形电机控制应用。它包括高侧5至250mA的可配置FET恒定栅极驱动源电流，这是低侧成比例的灌电流的2倍。高侧栅极和源极输出引脚驱动可通过嵌入式电荷泵启用，允许直流静态驱动，并可承受-12V直流电压。
NCD83591支持内部产生的栅极驱动电源电压，宽工作电压范围使该器件非常适合5 V（最小值）至60 V（最大值）的工业和商业应用，容差则为4 V至70 V。栅极驱动器采用小尺寸QFN28 (4x4)封装，集成度高，是优化整体BOM成本的理想选择。
NCD83591是具有70V absMax的60V三相栅极驱动器，具有嵌入式电流检测放大器，外部可配置为嵌入式10MHz GBW通用放大器，可用于高端栅极驱动的集成电荷泵，可通过VDRV引脚的输入电平进行16种设置，可用于交叉传导保护和优化死区时间的栅极感应。
NCD83591具有可用于电流检测，嵌入式电荷泵功能允许直流静态驱动，支持强阻断电流防止自导通功能，在VDD（核心）电源丢失期间，内部栅极下拉至GND，支持VM、VGL和VGH?VM上的欠压锁定，具备5 V/3.3 V兼容6输入控制功能，以及高达30 kHz的电机PWM，具有独立的六门控制模式、4 kV HBM和1 kV CDM ESD保护，并是一款无铅器件。安森美也推出支持NCD83591的NCD83591AS-GEVB评估板，以加快产品的开发速度。
NCD83591可应用于电力设备、建筑和工业自动化、移动应用、机器人等，常见的终端产品包括电动工具、户外动力设备、工厂自动化、建筑管理、电动自行车、电动滑板车、气垫板、协作机器人、自动导引车、自主移动机器人与无人机等。
结语
无刷电机的运作特性相当适用于机器人应用，可以高效地驱动机器人的各种动作，因此选择合适的无刷电机与驱动器便显得更为重要。安森美针对机器人应用推出的无刷电机驱动器，具备高集成、高效、稳定、低成本的特性，将是机器人应用的理想选择。
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