膠片式照相機(jī)的電機(jī)驅(qū)動Motor drive是組裝在膠片式照相機(jī)內(nèi)的微型電機(jī)或彈簧及其附件的總稱，借助微型電機(jī)自動地卷取膠片，大多是指35毫米單鏡頭反光相機(jī)所用的。拍一片格和連拍可以交替，連拍時一般一秒鐘拍3—5片格。視照相機(jī)的種類，將背部蓋子換為長膠卷用片盒，即可拍250片格。除供利用軟線的遙控攝影外，亦可借連接到定時器上的間隔控拍器自動地拍攝，或靠控制快門等，應(yīng)用面較廣。倘不需連拍時，使用自動卷片器亦可。

直流電機(jī)驅(qū)動電路的設(shè)計目標(biāo)在直流電機(jī)驅(qū)動電路的設(shè)計中，主要考慮以下幾點：功能：電機(jī)是單向還是雙向轉(zhuǎn)動?需不需要調(diào)速?對于單向的電機(jī)驅(qū)動，只要用一個大功率三極管或場效應(yīng)管或繼電器直接帶動電機(jī)即可，當(dāng)電機(jī)需要雙向轉(zhuǎn)動時，可以使用由4個功率元件組成的H橋電路或者使用一個雙刀雙擲的繼電器。如果不需要調(diào)速，只要使用繼電器即可;但如果需要調(diào)速，可以使用三極管，場效應(yīng)管等開關(guān)元件實現(xiàn)PWM(脈沖寬度調(diào)制)調(diào)速。

一、無刷直流電機(jī)(BLDC)及其驅(qū)動方式概覽

無刷直流電機(jī)(BLDC)作為一種高效、可靠的電動機(jī)類型，在眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。其獨特的驅(qū)動方式，結(jié)合電子換相技術(shù)，使得電機(jī)在運(yùn)行過程中能夠保持高效、平穩(wěn)的特性。本文將深入探討無刷直流電機(jī)的多種驅(qū)動方式，幫助讀者全面理解其工作原理與性能特點。

1.1 BLDC及其組成

無刷直流電機(jī)通過電子換向器取代了傳統(tǒng)直流電動機(jī)的機(jī)械換向裝置，從而有效解決了電刷和換向器帶來的諸多問題，如噪聲、火花、電磁干擾以及壽命短等。這種電機(jī)不僅繼承了交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點，更兼具了直流電機(jī)的高運(yùn)行效率、無勵磁損耗以及出色的調(diào)速性能。正因如此，無刷直流電機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，涵蓋家用電器、電動工具、電動自行車、電動摩托車以及電動平衡車等多個領(lǐng)

無刷直流電機(jī)由三個主要部分構(gòu)成，它們分別是電機(jī)本體、位置傳感器以及電子開關(guān)線路。在結(jié)構(gòu)上，電機(jī)本體與永磁同步電機(jī)頗為相似。而電子開關(guān)線路則是由功率邏輯開關(guān)單元(例如IGBT、MOS管等)和位置傳感器信號處理單元共同組成。該線路的導(dǎo)通順序與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角保持同步，從而實現(xiàn)了機(jī)械換向器的換向功能。

1.2 BLDC的工作原理

無刷直流電機(jī)(BLDC)的工作原理，可以概括為“三相六拍”的換向過程。其電子開關(guān)線路根據(jù)位置傳感器的信號，依次控制電機(jī)本體的三相繞組進(jìn)行通電與斷電，進(jìn)而實現(xiàn)電機(jī)的連續(xù)旋轉(zhuǎn)。這種換向方式不僅保證了電機(jī)的高效率，還大大延長了其使用壽命。

無刷直流電機(jī)的控制原理，可以簡化為一個示意圖，清晰地展示了電機(jī)的工作過程。通過位置傳感器的信號，電子開關(guān)線路精準(zhǔn)地控制電機(jī)本體的三相繞組的通電與斷電，從而實現(xiàn)電機(jī)的順暢旋轉(zhuǎn)。這種控制方式不僅高效，而且可靠，為電機(jī)的長期穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力保障。主電路采用的是典型的電壓型交-直-交電路設(shè)計，其中逆變器負(fù)責(zé)產(chǎn)生等幅等頻的5-24KHz調(diào)制波，進(jìn)而轉(zhuǎn)換為對稱的交變矩形波。而永磁體的N-S極交替變化，會引發(fā)位置傳感器輸出相位差為120度的H3、H2、H1方波，這些方波經(jīng)過處理后，將產(chǎn)生一個有效的六狀態(tài)編碼信號。

在電路設(shè)計中，主電路采用了經(jīng)典的電壓型交-直-交架構(gòu)。逆變器是其中的關(guān)鍵組件，它能夠生成幅度和頻率穩(wěn)定的5-24KHz調(diào)制波，這些調(diào)制波經(jīng)過轉(zhuǎn)換，會形成對稱的交變矩形波。同時，永磁體的N-S極交替變化，會觸發(fā)位置傳感器輸出相位差為120度的H3、H2、H1方波。這些方波經(jīng)過進(jìn)一步處理，能夠生成一個高效且具有六狀態(tài)編碼功能的信號。

在電路設(shè)計的主電路部分，我們采用了經(jīng)過時間考驗的電壓型交-直-交體系。該體系的核心在于逆變器，其功能是生成穩(wěn)定且頻率在5-24KHz范圍內(nèi)的調(diào)制波。這些精心調(diào)制的波形經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)換，最終轉(zhuǎn)化為對稱的交變矩形波，為電路提供穩(wěn)定的電源。此外，永磁體的N-S極交替變化，會直接觸發(fā)位置傳感器，從而輸出相位差為120度的H3、H2、H1方波。這些方波經(jīng)過精心處理后，能夠生成一個既高效又具備六狀態(tài)編碼功能的信號，為電路的穩(wěn)定運(yùn)行提供有力支持。

60°電角度，轉(zhuǎn)子會跟隨定子磁場的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，這一過程相當(dāng)于轉(zhuǎn)子在空間中移動了60°的位置。在這個新的位置上，位置傳感器U、V、W會按照預(yù)先設(shè)定的規(guī)則生成一組新的編碼。這組新的編碼會進(jìn)一步改變功率管的導(dǎo)通狀態(tài)，從而引導(dǎo)定子繞組產(chǎn)生的磁場軸線繼續(xù)前進(jìn)。

60°電角度的循環(huán)轉(zhuǎn)動，使得無刷直流電動機(jī)能夠持續(xù)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而驅(qū)動負(fù)載進(jìn)行連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。

二、BLDC的主流驅(qū)動方法

現(xiàn)今，BLDC的主流驅(qū)動方式可概括為三種：方波控制，亦被稱為梯形波控制，以及另外兩種方法。

120°控制或6步換向控制、正弦波控制，以及FOC控制(亦被稱為矢量變頻、磁場矢量定向控制)。

2.1 方波控制

方波控制是一種基本的電機(jī)控制方式。在電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)中，方波控制通過產(chǎn)生方波電壓或電流來驅(qū)動電機(jī)，從而實現(xiàn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。這種控制方式具有簡單、直接的特點，被廣泛應(yīng)用于各種電機(jī)驅(qū)動應(yīng)用中。然而，方波控制也存在一些不足之處，如轉(zhuǎn)矩脈動和噪音等問題，需要結(jié)合具體應(yīng)用場景進(jìn)行選擇和優(yōu)化。

?BLDC電機(jī)驅(qū)動?是指驅(qū)動無刷直流電機(jī)(BLDC)的控制系統(tǒng)，它通過電子換向器取代了傳統(tǒng)的機(jī)械換向裝置，從而解決了有刷電機(jī)中的噪聲、火花、電磁干擾等問題。BLDC電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)主要由電機(jī)本體、位置傳感器和電子開關(guān)線路組成。

BLDC電機(jī)驅(qū)動的工作原理

BLDC電機(jī)驅(qū)動的工作原理基于“三相六拍”的換向過程。電子開關(guān)線路根據(jù)位置傳感器的信號，依次控制電機(jī)本體的三相繞組進(jìn)行通電與斷電，從而實現(xiàn)電機(jī)的連續(xù)旋轉(zhuǎn)。這種換向方式不僅保證了電機(jī)的高效率，還大大延長了其使用壽命?1。

BLDC電機(jī)驅(qū)動的應(yīng)用場景

BLDC電機(jī)驅(qū)動由于其高效、可靠和易于維護(hù)的特點，在多個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。常見的應(yīng)用場景包括家用電器(如空調(diào)、冰箱)、電動工具、電動自行車、電動摩托車以及電動平衡車等?1。此外，BLDC電機(jī)還廣泛應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備、醫(yī)療器械和汽車等領(lǐng)域，特別是在需要高效率和精確控制的場合?2。

BLDC電機(jī)驅(qū)動的優(yōu)勢

?高效能?：BLDC電機(jī)驅(qū)動通過電子換向器取代了機(jī)械換向裝置，減少了能量損失，提高了電機(jī)的效率?1。

?可靠性高?：由于去除了機(jī)械接觸部件，減少了磨損和故障的可能性，提高了電機(jī)的運(yùn)行可靠性?1。

?低噪音?：沒有機(jī)械換向帶來的火花和噪聲，運(yùn)行更加安靜?1。

?長壽命?：電子換向減少了機(jī)械磨損，延長了電機(jī)的使用壽命?1。