隨著越來(lái)越多的行業(yè)接受自動(dòng)化可提供的優(yōu)勢(shì),，電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制的市場(chǎng)繼續(xù)擴(kuò)大,。設(shè)計(jì)人員面臨不斷縮短的開(kāi)發(fā)周期,，同時(shí)也面臨著創(chuàng)新的挑戰(zhàn),，這使得選擇合適的電機(jī)控制系統(tǒng)至關(guān)重要,。

　　據(jù)Grand View Research 1，到2025年,，全球電機(jī)市場(chǎng)將達(dá)到1,，550億美元。有幾個(gè)領(lǐng)域正在推動(dòng)這一擴(kuò)張,，包括制造業(yè)內(nèi)的自動(dòng)化,。電機(jī)、執(zhí)行器及其控制器是這些系統(tǒng)的關(guān)鍵器件,。所有大車(chē)廠都專(zhuān)注于一個(gè)不斷擴(kuò)大的電機(jī)市場(chǎng)領(lǐng)域,，推進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)（EV）的發(fā)展。最新的“2018年全球電動(dòng)汽車(chē)展望”（Global EV Outlook 2018 survey2）預(yù)估推斷：2017年,，全球電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量超過(guò)100萬(wàn)輛（110萬(wàn)輛）,，中國(guó)占全球40%的份額。IEA還預(yù)測(cè),，到2030年,，電動(dòng)車(chē)銷(xiāo)量將達(dá)到2.2億輛。

　　電機(jī)控制系統(tǒng)是確保以最大能效運(yùn)行以實(shí)現(xiàn)低功耗的關(guān)鍵,。開(kāi)發(fā)系統(tǒng)以滿足一些基本的要求對(duì)于電機(jī)控制工程師越來(lái)越重要和迫切,。這包括盡量減少能耗和損耗，并降低對(duì)環(huán)境的影響,，同時(shí)仍然提供高度的靈活性和強(qiáng)固性,，以滿足高要求的應(yīng)用。

　　開(kāi)發(fā)挑戰(zhàn)

　　所有的電機(jī)都是基于相同的原理,，當(dāng)電荷施加在線圈（定子）上時(shí),，它就成為了一個(gè)電磁鐵。定子位于具有相反極性的磁鐵場(chǎng)內(nèi),，形成轉(zhuǎn)子,。當(dāng)對(duì)電磁鐵的電荷被迅速切換時(shí)，使用一種叫做換向器的裝置,，電機(jī)的軸可以旋轉(zhuǎn),。這是電機(jī)輸出的基本機(jī)械能，隨著電機(jī)技術(shù)的發(fā)展,，各種電機(jī)設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生并得以完善,。

　　如今有幾種類(lèi)型的電機(jī)，通常稱(chēng)為直流（DC）或交流（AC）電機(jī),。交流電機(jī)要么是同步的,，要么是異步的（通常稱(chēng)為感應(yīng)電機(jī)）,，其基本區(qū)別是同步交流電機(jī)需要直流電源來(lái)為轉(zhuǎn)子繞組供電，而異步電機(jī)則不需要這種額外的電源,。對(duì)于自動(dòng)化應(yīng)用,，可變磁阻交流電機(jī)是常見(jiàn)的，因?yàn)檫@可以作為基礎(chǔ)的步進(jìn)電機(jī),。直流電機(jī)（通常是無(wú)刷直流電機(jī)BLDC）變得非常流行，因?yàn)樗鼈兛梢蕴峁└吣苄?。無(wú)刷直流電機(jī)中的永磁體放置在轉(zhuǎn)子上,，而電磁鐵則駐留在定子上。步進(jìn)電機(jī)是直流電機(jī)的另一種設(shè)計(jì),，因?yàn)樗幸粋€(gè)由幾個(gè)磁鐵組成的轉(zhuǎn)子,，類(lèi)似于齒輪上的齒。這使得電機(jī)的角度可以被精細(xì)地控制,，以實(shí)現(xiàn)所需的機(jī)械輸出,。

　　步進(jìn)（單極或雙極）電機(jī)，有刷直流電機(jī)和伺服電機(jī)是最常見(jiàn)的自動(dòng)化應(yīng)用,，可見(jiàn)于汽車(chē)設(shè)計(jì)和機(jī)器人中,。異步（感應(yīng)）和同步（永磁）電機(jī)也是常見(jiàn)的，是強(qiáng)固的和典型的低成本,。電機(jī)類(lèi)型用于任何給定應(yīng)用現(xiàn)已發(fā)展到這樣一種程度,，有許多可供設(shè)計(jì)人員選擇的配置選項(xiàng)。隨著控制單元與電機(jī)類(lèi)型和應(yīng)用高度匹配,，數(shù)字控制正日益流行,。如壓縮機(jī)或泵等需要以每秒特定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)的電機(jī)速度，可以使用數(shù)字控制系統(tǒng)更精確地控制,。數(shù)字控制系統(tǒng)對(duì)變速電機(jī)也是有效的,，其速度與頻率成正比。需要理解的重要因素是,，隨著電機(jī)應(yīng)用的發(fā)展,，它們的控制系統(tǒng)也必須發(fā)展。開(kāi)發(fā)人員需要一個(gè)高效,、靈活的電機(jī)控制設(shè)計(jì)環(huán)境,，該環(huán)境提供了一套工具，以促進(jìn)迭代設(shè)計(jì)和快速原型開(kāi)發(fā),。

　　新方案

　　隨著電機(jī)應(yīng)用的增加,，采用直流電機(jī)的開(kāi)發(fā)人員將受益于可作為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的靈活的控制機(jī)制。通常在沒(méi)有實(shí)際電機(jī)的情況下進(jìn)行設(shè)計(jì),，負(fù)責(zé)創(chuàng)建高能效電機(jī)設(shè)計(jì)的工程師需要一個(gè)他們可以信賴(lài)的靈活的開(kāi)發(fā)環(huán)境,。安森美半導(dǎo)體的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊方案套件（LV8548MCSLDGEVK）為電機(jī)設(shè)計(jì)人員提供了一種新的、直觀的方案以構(gòu)建控制系統(tǒng)，包括全橋雙刷直流和單雙極步進(jìn)電機(jī)的基本正向,、反向和制動(dòng)模式,。目前有三個(gè)版本的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，包括步進(jìn)和有刷直流電機(jī),；另外兩個(gè)版本計(jì)劃在2018年年底前發(fā)布,，涵蓋BLDC電機(jī)控制。每個(gè)模塊只需插入基板,，為開(kāi)發(fā)人員提供了一個(gè)靈活的電機(jī)控制設(shè)計(jì)環(huán)境,。

　　圖1：安森美半導(dǎo)體的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器模塊方案套件

　　插件電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊提供預(yù)先設(shè)計(jì)的硬件作為模塊，基于開(kāi)放源碼架構(gòu),，可隨時(shí)進(jìn)行定制,。主機(jī)PC與Arduino MICRO* 1之間的USB聯(lián)接使DC電機(jī)能使用串行通信控制。開(kāi)發(fā)環(huán)境包括運(yùn)行Arduino IDE 1.8.4的Windows PC,、基板和AC適配器,，輸出電壓4V至16V，輸出電流約2A,。該軟件包括一個(gè)應(yīng)用編程接口（API）庫(kù)和對(duì)設(shè)計(jì)人員最重要的強(qiáng)大的圖形用戶接口（GUI）,，能自動(dòng)生成Arduino代碼，可導(dǎo)出為Arduino Sketch （.ino）文件,。此代碼也可以與Arduino IDE一起使用,。

　　圖2：自動(dòng)生成草圖代碼

　　GUI支持每個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器IC和各種電機(jī)類(lèi)型，如無(wú)刷直流,、步進(jìn)和有刷直流,。該驅(qū)動(dòng)生成器的一個(gè)關(guān)鍵屬性是具有高度的直觀性。

　　圖3：圖形用戶接口（GUI）窗口

　　設(shè)計(jì)人員在創(chuàng)建控制系統(tǒng)時(shí)可以在屏幕上獲得提示和幫助,，而全面的API庫(kù)提供詳細(xì)的功能,，可集成到電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中進(jìn)行測(cè)試。

　　圖4：GUI工具提示顯示

　　由于開(kāi)發(fā)套件可支持基于不同類(lèi)型電機(jī)的設(shè)計(jì),，用戶可以看到安森美半導(dǎo)體的電機(jī)方案GUI為與所用電機(jī)類(lèi)型相匹配而改變,。GUI支持簡(jiǎn)單的參數(shù)設(shè)置和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器IC的配置，而不需要經(jīng)常參考說(shuō)明書(shū),。實(shí)際應(yīng)用是,，開(kāi)發(fā)人員可以在沒(méi)有深入了解所用電機(jī)的情況下進(jìn)行設(shè)計(jì)。這加速了電機(jī)控制的設(shè)計(jì)進(jìn)程,，得益于一個(gè)快速高效的開(kāi)發(fā)環(huán)境,。例如，僅通過(guò)設(shè)置目標(biāo)速度,，就可以使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)API函數(shù)庫(kù)“setTargetDrive（）”來(lái)控制LV8548有刷直流電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)器,。

　　對(duì)于設(shè)計(jì)人員,，使用LV8548MC通過(guò)Arduino微型計(jì)算機(jī)可達(dá)到的控制水平是非常重要的，提供先進(jìn)的調(diào)試功能,，無(wú)需任何額外的軟件工具,。這一點(diǎn)很重要，因?yàn)殚_(kāi)發(fā)工程師可以在很短的時(shí)間內(nèi)使用現(xiàn)成的器件來(lái)構(gòu)建其控制器的工作原型,。自動(dòng)化的潛力幾乎是無(wú)限的,。