三相无刷直流电机逆变器的软硬件解决方案可实现超过98%的效率、节省PCB空间并加快上市速度

美国加利福尼亚州圣何塞，2022年8月2日讯 – 深耕于高压集成电路高能效功率转换领域的知名公司Power Integrations（纳斯达克股票代号：POWI）今日发布用于三相无刷直流电机驱动的新控制软件。将Power Integrations的BridgeSwitch™集成半桥电机驱动器与简单易用的Motor-Expert™配置和诊断工具相结合，形成一套完整的软硬件解决方案。该方案可实现98.2%的效率，将电路板空间减少70%以上，并且电流反馈电路只需要三个元件，而分立式解决方案则需要30个元件。该解决方案非常适合于配备三相电机的家用和商用电器，例如空调风机、高速吹风机、冰箱压缩机、吸油烟机风机和水泵。

Power Integrations高级产品营销经理Cristian Ionescu-Catrina表示：“传统的三分流器及磁场定向(FOC)解决方案需要使用成本高且占用空间大的运算放大器(op-amps)以及与之相匹配的电路，对电机电流信号进行调节。而我们的BridgeSwitch集成半桥IC可以为正半周期电流提供无损耗的电流反馈，我们的三相FOC软件能够利用其他相电流信号中存在的数据重建负半周期电流信息。这样就无需性价比较低的外部电流检测电阻、运算放大器以及与之相匹配的电路，并降低相关的设计复杂度。”

Power Integrations的新软件将三相FOC添加到现有的单相代码库中。开发人员可通过Motor-Expert图形用户界面(GUI)实时调整电机速度和扭矩。代码可在任何48MHz的Arm^® Cortex^®-M0上运行，不需要硬件加速器模块。也可以将其移植到其他同等的微控制器上。当前的建模算法稳定可靠，且已通过各种静态和动态测试，包括对实时事件的低时延响应。极高的电流精度可确保低抖动工作。新代码符合MISRA C（电机工业软件可靠性协会）标准，具有可移植和模块化的特点，并允许用户修改任何软件层。  

三相电机控制如何与BridgeSwitch IC配合工作

Power Integrations的BridgeSwitch IC提供与下管FREDFET流经电流成映射关系的电机电流信号输出。IC内部利用Sense-FET提供无损耗的电流检测。当反并联体二极管在换流期间导通时，检测电路无法提供电流信息。内置的增益放大功能允许将电流相位信号直接连接到微控制器ADC输入端。就近的检测电路可以提供具有高信噪比和高度精确的电流模拟。新软件采用重建算法，该算法利用所有三相电流信号之间的相移三角关系，准确推导出负相位的电流信息。

Motor-Expert设计工具更新

Motor-Expert 2.0是Power Integrations专为BridgeSwitch IC产品系列开发的简单易用的电机控制配置和诊断工具。它采用图形用户界面(GUI)，可以方便地操作输入参数，还提供了一个终端仿真器，能够以串行模式与电机控制器交互通讯。此外，运行检视功能可以实时地显示重要控制变量的线性变化。

Ionescu-Catrina补充道：“在软件开发过程中，精确控制、精调和优化可能需要数月的时间。Power Integrations在开发Motor-Expert 2.0时充分考虑了设计工程师的实际需求。这款新工具能够降低无刷直流电机驱动设计的成本和复杂度，可与新发布的三相电机控制软件和参考设计DER-964配合使用，为电机驱动开发提供整套利器。”

电机和应用精调是通过Motor-Expert 2.0 GUI进行的，控制环路系数可以实时更新，无需重新编译代码。软件界面还使用户能够实现系统操作的可视化，显示各种数据的状态，包括电流、转速、操作状态、电流误差和转速误差。软件中的故障诊断界面可帮助用户深入了解逆变器和电机的运行情况。

Motor-Expert 2.0支持三相和单相电机驱动设计，是之前版本的Motor-Expert的升级替代版。

供货及相关资源

DER-964是一款采用三个BridgeSwitch集成半桥IC的全新三相逆变器参考设计。它无需散热片即可提供高达300W的输出功率。它省去了传统反馈测量中常用的分流电路和运算放大器，适合于压缩机、吸油烟机以及家用和商用风机和泵等各种应用。该设计的效率高达98.2%，PCB占板面积为65mmx50mm，可与任何Cortex-M0或同等微控制器配合使用。

由BridgeSwitch、Motor-Expert 2.0和三相电机控制软件组成的完整解决方案现已发布，同时还提供有关软件架构、API、函数、调用和代码中所用变量的手册，可供下载使用。  

新的三相电机控制代码和Motor-Expert 2.0工具作为Motor-Expert Suite的一部分，以免费许可的方式提供给BridgeSwitch IC的用户使用。BridgeSwitch IC基于10,000片起订量的单价为1.69美元。如需更多信息，请联系Power Integrations的销售代表。

关于Power Integrations

Power Integrations, Inc.是一家专注于半导体领域高压功率转换的技术创新型公司。该公司的产品是清洁能源生态系统内的关键组成部分，可实现新能源发电以及毫瓦级至兆瓦级应用中电能的有效传输和使用。