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世平集团代理之 TI 推出高效率直流无刷电机电动工具参考设计

 2018-02-07

TIDA-00771 是适用于由 3 节锂离子电池供电(电压范围为 5V 到 12.6V)的电动工具中三相无刷直流 (BLDC) 电机的 20A RMS 驱动器。电动工具被用于各种工业和家庭应用,例如钻孔,研磨,切割,抛光,拉紧紧固件,各种园林工具等等。电动工具最常见的类型使用电动机,而一些使用内燃机,蒸汽机或压缩空气。功率工具可以是有线或无绳(电池供电)。有线电动工具使用主电源(电网电源)为交流或直流电机供电。无绳工具使用电池电力驱动直流电机。大多数无绳工具使用业内最先进的锂离子电池。锂离子电池具有高能量密度,重量轻,寿命更长。这些电池具有相对较低的自放电(不到镍基电池的一半),可以提供非常高的电流电动工具等应用程序。无绳工具使用有刷或BLDC电机。无刷电机更高效,更少维护方便,噪音低,寿命长。电动工具对外形和热量有要求性能。因此,需要高效率的功率级以紧凑的尺寸来驱动电力工具电机。功率级的小型化使得安装灵活,PCB布局更好性能和低成本设计。高效率提供最大的电池持续时间和减少冷却的努力。

 

系统方块图:

 产品照片:

 

产品特性:

该设计是可实现基于传感器的梯形控制的 45 x 50 mm 紧凑型驱动器。该设计使用一个分立式紧凑型基于 MOSFET 的三相逆变器,可提供 20A RMS 连续(持续 1 秒的 70A 峰值)绕组电流,无需任何外部冷却装置或散热器。栅极驱动器的转换率控制和电荷泵可确保在 5V 至 12.6V 之间实现最大逆变器效率(>97%,10.8V 直流)并具有最佳 EMI 性能。逐周期过流保护功能可防止功率级出现大的堵转电流,并且板可以在高达 55°C 的环境温度下工作。小巧的外形支持在靠近电池组的位置放置板,高效率使电池的持续时间更长,70A 的峰值电流容量可在电动工具中提供高瞬时峰值扭矩。高效率的要求反过来又要求开关器件的漏极电流低电阻(RDS_ON)。功率级还应该照顾保护,如电机堵转或任何高电流的其他机会。该设计采用CSD17576Q5B NexFET,在SON5x6 SMD中具有1.7mΩ的极低RDS_ON封装,从而形成45 mm×50 mm的非常小的外形尺寸。三相门驱动器DRV8305用于驱动三相MOSFET桥,可以在4.5到45 V的电压下工作支持可编程门电流,最大设置为1.25-A灌电流/ 1-A电源。 DRV8305包括三个电流分流放大器,用于精确的电流测量,支持双向电流感应与可调增益。 DRV8305集成了稳压器和控制器支持MCU或额外的系统电源需求。 SPI提供详细的故障报告和灵活性参数设置,例如电流分流放大器的增益选项,门限摆率控制驱动程序和各种保护功能。MSP430G2553微控制器用于实现控制算法。 CBC过流保护使用MSP430G2553的内部比较器和外部缓冲器。测试报告评估的RMS电流能力,峰值电流能力和热性能主板和过流保护功能,如逐周期控制和锁存控制DRV8305。测试结果也显示了不同空气的电路板的RMS电流能力得到了改善流。

 

产品测试:


                    

应用:

-        无刷直流电机驱动器

-        无绳手持园艺工具

-        无绳手持电动工具

-        吸尘器

-        服务型机器人

-        机器人割草机

-        真空机器人