廣泛應(yīng)用的電動(dòng)機(jī)消耗的電能占所有電能的一半以上，嚴(yán)格的法規(guī)正在重新引起人們對(duì)其設(shè)計(jì)的關(guān)注。將控制器集成到許多電機(jī)應(yīng)用中將提供一定程度的節(jié)能并有助于顯著降低工業(yè)運(yùn)營(yíng)成本。在選擇更高效的電機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的組件時(shí)，功率處理，功耗和溫度規(guī)格是重要的考慮因素。

此外，性能和小型化方面的進(jìn)步有助于增強(qiáng)集成解決方案，從而提高電機(jī)功率輸出并更有效地利用系統(tǒng)設(shè)計(jì)布局空間。為了加快開(kāi)發(fā)過(guò)程，許多OEM更傾向于為電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，控制器，智能電機(jī)，軸承和齒輪提供一站式解決方案。選擇Bourns?組件可滿足低功耗，節(jié)省空間和成本效益的要求，滿足這一需求。

本文介紹了有關(guān)電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的電流檢測(cè)電阻的信息，并介紹了一個(gè)完整的電機(jī)系統(tǒng)，其中包含用于電源，電路保護(hù)和控制面板調(diào)整的附加組件。

電機(jī)技術(shù)簡(jiǎn)介

電機(jī)的基本用途是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，并且有許多類(lèi)型的電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。電機(jī)類(lèi)型的一個(gè)主要區(qū)別是使用交流電（AC）或直流電（DC）。交流電機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)器中的相數(shù)進(jìn)一步區(qū)分。罩極，交流感應(yīng)和通用電機(jī)通常使用單相交流驅(qū)動(dòng)器。這些適用于電器，泵，風(fēng)扇和固定電動(dòng)工具。多相交流變頻器更適用于需要低成本，長(zhǎng)壽命和高效率的交流多相感應(yīng)鼠籠式電動(dòng)機(jī)，適用于泵，風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)，輸送機(jī)和壓縮機(jī)。多相交流電還用于更昂貴的交流同步電動(dòng)機(jī)，它沒(méi)有滑差，可用于時(shí)鐘，音頻應(yīng)用和工業(yè)設(shè)備。直流電動(dòng)機(jī)通常提供簡(jiǎn)單的速度控制或精確定位，但通常成本高于交流電動(dòng)機(jī)。

到目前為止，最流行的類(lèi)型是交流感應(yīng)電機(jī)，與其他電機(jī)類(lèi)型相比，它更具成本效益。不幸的是，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)也是最低效的。將可變頻率驅(qū)動(dòng)器添加到感應(yīng)電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)允許通過(guò)調(diào)節(jié)所傳遞的功率來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的速度。變頻器可以具有有源前端，這在交流變頻器市場(chǎng)中具有相關(guān)性，新的重點(diǎn)在于降低無(wú)功功率以及由于能量成本的上升。有源前端將三相交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源，采用IGBT技術(shù)控制直流電流。除了省電之外的優(yōu)點(diǎn)還包括提高性能，減少轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，電源再生，功率因數(shù)校正和消除諧波。

電機(jī)系統(tǒng)的各個(gè)部分

電機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)控制器單元通常是分開(kāi)的，盡管客戶開(kāi)始要求集成解決方案。這些單元中的每一個(gè)都具有系統(tǒng)內(nèi)的獨(dú)特功能，如圖1所示。該驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生波形信號(hào)的功率轉(zhuǎn)換，放大和排序。它提供電機(jī)與其控制器之間的接口。驅(qū)動(dòng)器必須與控制器的電壓電平和功率電平以及電機(jī)的信號(hào)類(lèi)型相匹配才能驅(qū)動(dòng)它。離電機(jī)更遠(yuǎn)一點(diǎn)，電機(jī)控制器接收電源電壓并向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器提供信號(hào)。

圖1：電機(jī)系統(tǒng)圖。

由于電機(jī)驅(qū)動(dòng)的基本功能是作為電機(jī)和控制器之間的接口，因此驅(qū)動(dòng)器必須準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換控制器的輸入。電流檢測(cè)是用于該任務(wù)的常用方法。然后產(chǎn)生電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)對(duì)應(yīng)于在電路中的特定點(diǎn)處流動(dòng)的電流。電流檢測(cè)用于從驅(qū)動(dòng)器向控制器提供電流信息，并檢測(cè)可能出現(xiàn)的任何過(guò)電流或短路情況。對(duì)于5.5kW以下的電路，電流檢測(cè)電阻通常足以提供電流測(cè)量。然而，較高功率系統(tǒng)將主要使用電流傳感器或IGBT模塊，因?yàn)樗鼈兲峁┏^(guò)5.5kW的功率損耗和效率。

選擇電流檢測(cè)電阻

電流檢測(cè)電阻的選擇標(biāo)準(zhǔn)包括：

低電阻值，以最大限度地降低功耗

由于電流隨時(shí)間的高變化而導(dǎo)致的低電感

初始電阻值的嚴(yán)格公差

低溫度系數(shù)電阻（TCR）的精度

所有材料在溫度變化時(shí)都會(huì)遇到電阻率的獨(dú)特變化，因此TCR是電機(jī)的重要因素。高溫額定值對(duì)可靠性很重要。高峰值額定功率對(duì)于確保電阻器可以在短時(shí)間內(nèi)處理高電流脈沖也很重要。

Bourns電機(jī)驅(qū)動(dòng)解決方案

對(duì)于各種類(lèi)型的電機(jī)和每個(gè)包含的單元，Bourns提供適合每個(gè)部分的電阻器。例如，在AC感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制中，需要三相逆變器來(lái)控制電動(dòng)機(jī)。作為閉環(huán)系統(tǒng)，通過(guò)使用傳感器（例如用于每相的霍爾效應(yīng)傳感器）或電流感測(cè)電阻器來(lái)提供沒(méi)有傳感器的電流反饋，需要轉(zhuǎn)子反饋。對(duì)于中功率電機(jī)應(yīng)用，離散分流電阻的功率損耗限制了它們的效率。作為分立電阻器的替代，使用絕緣柵雙極晶體管（IGBT）模塊。對(duì)于電流檢測(cè)，IGBT模塊具有集成的分流電阻，可提供精確的測(cè)量并且具有成本效益。金屬條Bourns SMD產(chǎn)品可提供額定功率高達(dá)3 W的功率。 Bourns的CRA系列，Bourns的PWR4412等露天分流器或Bourns的PWR4413用于使用電流檢測(cè)電阻的IGBT逆變器。另外，由二極管，電容器和外部電阻組成的緩沖電路用于限制IGBT開(kāi)關(guān)過(guò)沖。厚膜無(wú)感電阻器的功率高達(dá)35 W，包括采用DPAK封裝的Bourns的PWR163和PWR263以及采用TO-220封裝的Bourns的PWR220T和PWR221T。

汽車(chē)，消費(fèi)品，醫(yī)療和工業(yè)應(yīng)用中使用的電機(jī)可能具有空間受限的要求。 Bourns擁有一系列電源和電流檢測(cè)電阻，可滿足設(shè)計(jì)人員的尺寸和功耗需求。諸如Bourns的CRA系列之類(lèi)的電流檢測(cè)電阻具有更高的功率和最低的表面溫度。在某些情況下，需要并聯(lián)放置多個(gè)片式電阻器，以便將功率分配給具有較低功率容量的更多電阻器，而不是使用單個(gè)大電阻器。這使表面溫度保持低于使用單個(gè)電阻器。電路板的布局也會(huì)影響溫度分布和性能，Bourns現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師（FAE）可以在設(shè)計(jì)過(guò)程中提供指導(dǎo)。

實(shí)施電機(jī)驅(qū)動(dòng)解決方案

客戶在電機(jī)驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)中面臨的挑戰(zhàn)的一個(gè)例子是尋找表面貼裝元件來(lái)取代通孔電阻器。這些表面貼裝電流檢測(cè)電阻器還必須能夠處理高功率電平。在這種特殊情況下，Bourns的CRA2512電阻可用于提供從電阻到電路板的有效熱傳遞，因此能夠處理應(yīng)用所需的功率。 CRA2512具有比其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手更高的功率處理能力，因?yàn)槠浣K端上鍍有鎳錫。這提供了從電阻器到板的有效熱傳遞。客戶能夠?qū)崿F(xiàn)表面貼裝設(shè)計(jì)，而無(wú)需增加電路板上的元件數(shù)量，從而在保持可靠性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)成本和房地產(chǎn)目標(biāo)。圖2顯示了如何將電阻器集成到電機(jī)驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)中。

圖2：電機(jī)驅(qū)動(dòng)示意圖。

電流檢測(cè)電阻只是電機(jī)系統(tǒng)Bourns技術(shù)的一個(gè)例子。在整個(gè)電機(jī)系統(tǒng)中，Bourns技術(shù)可提供滿足客戶需求的解決方案，如圖3所示。具有出色功率處理能力的功率電阻器，如Bourns的PWR2010，可提供小封裝尺寸。 Bourns在內(nèi)部進(jìn)行測(cè)試，并提供可用于測(cè)試客戶特定電力需求的設(shè)施。電位計(jì)用于控制單元的用戶界面，例如用于手動(dòng)調(diào)節(jié)速度或扭矩。 Bourns能夠定制其電位計(jì)，以用于特定的系統(tǒng)規(guī)格，如軸長(zhǎng)，襯套和許多其他功能。 Bourns還提供大量磁性元件，其電感器具有高額定功率且具有成本效益。這些部件通常用于電源，偶爾用于系統(tǒng)的電機(jī)控制和DC/DC轉(zhuǎn)換部分。電位計(jì)，編碼器或兩者的組合用作從負(fù)載到控制單元的位置反饋傳感器，并且修整器也可以在電機(jī)控制中找到。

除了單個(gè)組件外，系統(tǒng)通常還包括使用標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議（如以太網(wǎng)，RS-485和CAN）的附加系統(tǒng)接口。這些接口需要保護(hù)以保持可靠的操作。 Bourns憑借其技術(shù)和支持，簡(jiǎn)化了浪涌和電源交叉保護(hù)的設(shè)計(jì)。為了最大限度地減少電路保護(hù)解決方案中的部件數(shù)量和協(xié)調(diào)，Bourns提供了一種可用于各種解決方案的電子限流器（ECL）。除了FAE提供的詳細(xì)支持外，Bourns還提供單頁(yè)P(yáng)ortNote?解決方案，為各種通信協(xié)議提供電路保護(hù)設(shè)計(jì)示例。有效電路保護(hù)解決方案的附加組件包括TVS二極管，Bourns的Multifuse?聚合物正溫度系數(shù)（PTC）器件和Bourns的SinglFuse?薄膜芯片保險(xiǎn)絲。

圖3：電機(jī)系統(tǒng)中的組件。