了解無傳感器無刷直流電機控制器、一些示例 IC 以及使用此類電機的一些缺點。
       有刷和無刷直流電機的快速回顧
    無刷直流 (BLDC) 電機與其前身有刷直流電機相比變得非常流行（見下圖）。顧名思義，“有刷”直流電機使用電刷和換向器來控制電機轉子的運動。
    有刷直流電機使用電刷和換向器

    圖 1.有刷直流電機使用電刷和換向器。圖片由克萊姆森大學提供。
    同樣，顧名思義，無刷直流電機不使用電刷；電機運動由精心設計的驅動信號控制。與有刷電機相比，無刷電機具有更高的可靠性、更長的使用壽命、更小的尺寸和更輕的重量。BLDC 電機在效率至關重要的應用中變得越來越流行，一般來說，BLDC 電機被認為是一種高性能電機，能夠在很寬的速度范圍內(nèi)提供大量扭矩。
    一些 BLDC 電機使用霍爾效應傳感器來檢測電機轉子相對于電機定子的位置（參見下面的圖 2）。
    使用霍爾效應傳感器的 BLDC 電機

    圖 2.使用霍爾效應傳感器的 BLDC 電機。圖片由Nidec.com提供。
    其他電機沒有傳感器；它們被稱為無傳感器 BLDC 電機。代替使用霍爾效應傳感器來確定轉子的位置和/或速度，采用一種稱為反電動勢的現(xiàn)象（參見下面的圖 3）。
    使用反電動勢的無傳感器 BLDC 電機控制
    圖 3.使用反電動勢的無傳感器 BLDC 電機控制。圖片由 Microchip 提供（第 4 頁）。

    無傳感器 BLDC 電機控制
    無傳感器 BLDC 電機控制——有時稱為 BLDC 電機的無傳感器梯形控制——使用反電動勢 (BEMF) 來確定電機轉子（電機的旋轉部分）相對于電機定子（靜止部分）的位置。
    施加在電機繞組上的電壓迫使電機轉子轉動。然而，轉子在電機磁場中的運動類似于發(fā)電機的行為，因此電機不僅接收外加電壓，還產(chǎn)生自己的電壓。該電壓稱為反電動勢或反電動勢，它與電機的轉速成正比。反電動勢可用于確定電機的轉子速度和位置——不需要傳感器。通過反電動勢控制電機不是一項簡單的任務；大多數(shù)無傳感器 BLDC 電機都使用微控制器、數(shù)字信號處理器或專用驅動器 IC 進行控制。下圖顯示了一個典型的無傳感器 BLDC 電機驅動器。
    典型的無傳感器 BLDC 電機驅動

    圖 4.典型的無傳感器 BLDC 電機驅動器。
    Texas Instruments 的DRV10983是一款具有集成功率 MOSFET 的三相無傳感器電機驅動器，能夠提供高達 2 A 的連續(xù)驅動電流。它高度集成并且需要很少的外部組件。
    TI 的 DRV10983 無傳感器 BLDC 電機控制驅動器

    圖 5.TI的 DRV10983 無傳感器 BLDC 電機控制驅動器。圖片由 Texas Instruments 提供（第 1 頁）。
    并非所有無傳感器 BLDC 電機控制器都集成了 MOSFET。例如，考慮Allegro 的A4964。這部分需要使用外部N溝道功率MOSFET；它可以與微控制器一起運行，也可以作為獨立的單芯片電機控制器運行。
    Allegro 的 A4964 無傳感器 BLDC 控制器既可以與微控制器一起運行，也可以作為獨立的電機控制器運行

    圖 6. Allegro 的 A4964 無傳感器 BLDC 控制器可以與微控制器一起運行，也可以作為獨立的電機控制器運行。圖片取自 A4964數(shù)據(jù)表。
    如前所述，在描述無傳感器 BLDC 電機控制器時有時會使用術語梯形。當查看下圖時，很容易看出原因：電機三相中每一相的電壓波形均為梯形。
    Microchip 的 AN970 顯示霍爾效應傳感器波形和相應的反電動勢梯形波形

    圖 7. Microchip 的 AN970 顯示了霍爾效應傳感器波形和相應的反電動勢梯形波形。圖片由 Microchip 提供（第 3 頁）。
    無傳感器 BLDC 電機控制器的缺點
    當無傳感器 BLDC 電機的轉子旋轉時，其無傳感器方案可以完美工作。然而，當電機轉子靜止時情況并非如此，這導致我們使用無傳感器 BLDC 電機的一個主要缺點。當電機的轉子不轉動時，不會產(chǎn)生反電動勢。如果沒有反電動勢，驅動電路將缺少正確控制電機所需的信息。
    對于這個問題，德州儀器 (TI) 提供了兩種解決方案，如其 DRV10983 數(shù)據(jù)表（第 17 頁）中所述：
    使用 DRV10983 的初始位置檢測(IPD) 功能“根據(jù) BLDC 電機中經(jīng)常出現(xiàn)的確定性電感變化”確定轉子位置。
    或者，使用align-and-go技術。使用這種方法，在其中一相之間施加電壓以迫使轉子進行已知對準。
    使用無傳感器 BLDC 電機的另一個缺點與反電動勢和角速度之間的關系有關。較低的速度意味著較少的反電動勢，因此霍爾效應 BLDC 電機在低速應用中可能比無傳感器 BLDC 電機更有效。