實現更高效運行，直流電機對驅動技術有何要求

電子發燒友網報道（文/李寧遠）直流電機在我們日常生活中應用廣泛，小到日用家電，大到工業汽車設備，都有著大量直流電機的應用。對直流電機進行一個大致的分類，有著繞組磁場直流電機和永磁磁場直流電機兩大類，永磁磁場直流電機里就有著我們十分熟悉的有刷和無刷直流電機。

有刷直流電機和無刷直流電機

二者作為老生常談的電機類型，二者最大的差別就在電刷上，有刷直流電機使用永磁力作為定子，線圈繞在轉子上，通過碳刷與換向器機器的機械作用傳輸能量，這是它被叫有刷直流電機的原因，而無刷直流電機轉子和定子間沒有換向器這樣一個機械部件。

有刷電機是線圈由于電刷和換向器的連接狀態、電流和磁場的產生、以及固定磁體和線圈外側的極性關系而沿相同方向持續運動，從而使轉子旋轉。無刷直流電機通過不同線圈的電流流入和流出使磁場發生變化，從而使外側磁體轉子旋轉。有刷電機與無刷電機在如今高能效電機發展的趨勢下發展截然不同。

有刷直流電機的式微，一是由于高性能功率器件作為電機的開關在控制方式上更加實用、更加經濟可靠，取代了有刷電機的優勢，二是無刷直流電機沒有刷子磨損，在電氣噪聲和機械噪聲、能效、可靠性、壽命上更具優勢。

不過有刷電機依然是低成本應用的可靠選擇，配置合適的控制器、開關，就可以實現很好的性能。加之幾乎不需要電子控制裝置，所以整個電機控制系統會相當便宜。此外，還能節省配線和連接器所需的空間，并降低電纜和連接器的成本，在對能效沒有要求的應用上性價比很高。

直流電機與驅動

電機和驅動是密不可分的，尤其是近年來市場的變化對電機驅動提出了更高的要求。首先就是在可靠性的高要求，各種保護功能是必備的，還會要求內置電流限制以便在電機啟動、強制停止或堵轉時控制電機的電流，這些都是在可靠性上的增強。

通過速度控制和相位控制實現的電機旋轉數字控制技術，以及執行器要求的高精度定位控制技術等高效驅動控制算法，對于高性能電機應用系統的開發而言是不可或缺的。這就需要有設計人員可輕松使用的高效驅動控制算法。

而且現在很多廠商都會直接將算法硬件化，再應用在驅動IC上，設計人員使用起來也更加方便，便捷的驅動設計現在更受青睞。

穩定也是需要驅動技術的支持的，驅動波形的優化對減少電機噪聲和振動有著很大影響，適合各種電機磁路的激勵驅動技術能大幅減少電機工作時的穩定性。此外，就是驅動對于更低功耗更高效率的持續追求。

直流電機很典型的驅動方式半橋驅動的作用就是通過功率管產生交流電觸發信號，從而產生大電流進一步驅動電機。相比于全橋，半橋驅動電路成本偏低，電路也更容易形成，半橋電路在振蕩轉換之間容易使波形變壞，產生干擾。全橋電路成本高更復雜一些，也不容易產生瀉流。

現在很流行的PWM驅動，在直流電機里已經是應用得很廣泛的驅動方案，其中一個原因就是它可以減少驅動電源的功耗而應用越來越廣泛?，F在很多電機PWM方案在提高寬占空比，提升頻率覆蓋，以及降低功耗這些方面都做到了很高的水平。

有刷電機在進行PWM驅動時開關損耗會隨著PWM頻率升高而增加，通過增加頻率來減輕電流紋波時，需要權衡頻率與效率。無刷電機的正弦波激勵PWM驅動在效率上也是出彩的方案，雖然會比較復雜。

小結

隨著終端市場的功能需求變化，直流電機在性能、能效上的要求正在逐漸提高。不管應用有刷直流電機還是無刷直流電機，都需要根據場景需要來選擇合適的驅動技術，來實現更可靠更平穩更高效的電機運行。