如何在实时电机控制系统中实现高效、可靠且准确的驱动

实时控制系列的前一部分深入介绍了处理的功能块。在这一部分中，我将讨论实时控制的驱动阶段（更新系统），以及为什么此阶段对于可靠的系统输出运行很重要。

例如，在电机驱动应用中，您可能会实时监控和测量速度、位置、扭矩和电机运行状况，以便启动、加速或调节动态速度，或让电机系统减速。同样，在半导体或电池测试设备中，您可以使用数模转换器以快速控制环路的方式发送准确的模拟信号，从而调整基于氮化镓(GaN)的服务器电源单元(PSU)在不同负载条件下的输出功率，或者对在电源中断期间驱动不间断电源中的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的栅极驱动器进行调整。在所有示例中，调制和调整实时控制系统的驱动（对于电机驱动、电池测试设备或电源单元等应用）都非常重要。

图1：电机运行阶段

高效率

随着电气化程度的不断提高，支持多种电器和应用的能效标准越来越多，包括能源之星、80Plus、ErPLot9标准等。因此，务必要维持实时控制系统的高效率运转，以便在快速变化期间降低功耗和系统工作量。一个非常高效的系统可以实现更快的响应、更低的拥有成本和更长的使用寿命。

在购买白色家电时，消费者更倾向于选择噪音更低的系统。BLDC电机驱动器通过正弦以及最近的场定向控制(FOC)等控制技术实现了更好的声学性能，这些技术可以将磁通保持在90度，从而实现理想的电机效率。借助TI的单芯片无代码无传感器MCF8316ABLDC电机驱动器，系统设计人员可以通过连续PWM调制、死区时间补偿和可变换向模式等控制技术来尽可能降低可闻噪声。

图2展示了利用MCF8316A优化声学性能前后的可闻噪声比较结果。

图2：采用MCF8316A前后的可闻噪声比较

可靠性高

实时控制系统保护机制可在不可预测的恶劣环境中保障可靠运行，例如高温和低温环境，或者外部因素可能对系统产生电气甚至物理影响的环境。以可能包含移动器件的系统为例，例如电机驱动器。检测或预测转子锁定的能力有助于更大限度地减少功率损耗、器件故障或损坏。TI的MCF8316A可在电机运行期间持续检查不同的电机锁定条件，并在检测到锁定事件时立即采取行动。此处列举一个真实的例子，当扫地机器人检测到物体（例如毛巾卡在其路径中）时，系统负载激增，这种情况会被系统判定为电机锁定状态，然后电机能够向相反方向旋转以松开物体并继续正常运行。

无代码的电机驱动器（例如MCF8316）还可以管理重要功能（如电机故障检测），并实施保护机制，使整个系统设计更加可靠。