中心議題：
- 無刷DC馬達設(shè)計實現(xiàn)吊扇高能效運動控制應用
隨著以消費者為主導的對性能更高、用戶體驗更出色的電子設(shè)備的需求不斷增長，高能效技術(shù)在各個行業(yè)及應用領(lǐng)域不斷推動電氣標準和設(shè)計的改進。
例如，運動控制是目前眾多家用電器的關(guān)鍵需求，如烘干機、洗衣機、冰箱、空調(diào)和各種廚房器具。為了使這些設(shè)備以最佳性能工作，采用經(jīng)過改進的新型馬達控制技術(shù)是關(guān)鍵所在。此外，能效的提高不僅有益于所有人，新技術(shù)還能夠提供更多的優(yōu)勢，如實現(xiàn)更平穩(wěn)的工作，并大幅度降低噪聲水平。
制造商正在應對這些挑戰(zhàn)。我們注意到了這樣一個變化趨勢，即低效交流感應馬達逐漸被淘汰，人們轉(zhuǎn)向采用高效的替代方案，如無刷直流(BLDC)和永磁同步馬達(PMSM)。
在吊扇制造領(lǐng)域，這一點尤為明顯。吊扇往往運行不穩(wěn)定，噪聲可能相當大，而在悶熱的夜晚，用戶多么希望在習習涼風之下安然入眠。這類應用設(shè)備正是BLDC/PMSM馬達真正大顯身手之處，因為這些創(chuàng)新型馬達具有高效率、高功率密度、高轉(zhuǎn)矩和低噪聲。
不過，不同于交流感應馬達和直流有刷馬達，BLDC馬達必須配以驅(qū)動控制電路以實現(xiàn)定轉(zhuǎn)子的高效共同運作。對于某些吊扇制造商而言，這一需求可能會帶來一些技術(shù)上的挑戰(zhàn)，體現(xiàn)在控制電路設(shè)計或電機設(shè)計上，或者這兩方面的挑戰(zhàn)都存在。
吊扇應用實現(xiàn)最低噪聲的關(guān)鍵因素
為了減少噪聲，必須努力改進磁路設(shè)計、組件結(jié)構(gòu)(圖1)和驅(qū)動電路。
圖1：吊扇應用的組件結(jié)構(gòu)圖
在磁路設(shè)計中，應注意減少轉(zhuǎn)矩脈動(torque ripple)，以便使馬達運行更平穩(wěn)，從而更安靜。這可以通過改進反電勢(back EMF)、磁通量分布及齒槽轉(zhuǎn)矩(cogging torque)性能來實現(xiàn)。
除了永磁體的安裝方法之外，對PMSM結(jié)構(gòu)組件的要求也類似于傳統(tǒng)的馬達設(shè)計。例如對結(jié)構(gòu)設(shè)計、部件剛性、加工精度、轉(zhuǎn)子動態(tài)平衡、軸承和組合裝配之間的擬合間隙的要求幾乎都一樣。不過，應特別注意：PMSM具有極高的能量密度，這意味著它比傳統(tǒng)馬達更小，而能量輸出相同，因此會帶來更多有待解決的設(shè)計挑戰(zhàn)。
至于驅(qū)動電路，其設(shè)計旨在控制電子元器件產(chǎn)生定子磁場，該磁場與轉(zhuǎn)子磁場相互作用以運行馬達。驅(qū)動波形可以是方波或正弦波。方波驅(qū)動可以通過6個脈沖提供一個360°的磁場；這種控制實現(xiàn)方法十分簡單，不過很難抑制相位變換過程中的振動和噪音。正弦波驅(qū)動可以產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置同步的正弦旋轉(zhuǎn)磁場，使轉(zhuǎn)子運行更平穩(wěn)、更安靜，但設(shè)計要困難得多。
集成式解決方案減少設(shè)計工作量，加快上市速度
為了應對和超越這些設(shè)計挑戰(zhàn)，飛兆半導體針對吊扇設(shè)計開發(fā)了一種創(chuàng)新性方案(圖2)。這種控制機制使馬達能夠采用正弦波驅(qū)動以非常低的速度運行。該技術(shù)采用空間矢量調(diào)制(SVM)和一個最佳角度，使電路能夠產(chǎn)生合適的正弦波，讓馬達平穩(wěn)安靜地旋轉(zhuǎn)。
2：飛兆半導體針對吊扇設(shè)計開發(fā)的創(chuàng)新性方案
飛兆半導體(Fairchild)擁有完整的馬達控制集成電路(IC)、智能電源模塊 (SPM)和功率金屬氧化物半導體(MOS)產(chǎn)品組合及專業(yè)技術(shù)(圖3)，可實現(xiàn)集成式BLDC解決方案。這類解決方案不僅可以滿足客戶的各種需求，如獲得安靜的一夜好眠，還能夠幫助吊扇及其它需要馬達控制的電器的制造商減少設(shè)計工作量，加快產(chǎn)品上市速度。
