【導讀】隨著人們健康意識的提高，智能清潔電器越來越普及，用戶對吸塵器的體積、功率、便攜性等的要求也在逐漸提高，尤其是無線吸塵器。
然而市場上的吸塵器電機大多以串激交流電機和永磁直流有刷電機為主，這兩類電機的使用壽命與碳刷息息相關：壽命短、體積大、重量大并且效能低，并不能很好地滿足市場需求。再加上電池的影響，吸塵器想要“甩掉辮子”并不容易。
基于吸塵器對電機小體積、重量輕、長壽命、高性能的新需求，無刷直流電機（BLDC）壽命長、易于控制的特點則很好地滿足了吸塵器設計中多應用集成的需求，也為個性化的吸塵器設計提供了更多的可能。
● BLDC電機的高效率體現在可以控制它的回旋力（扭矩），使其始終保持最大值；因此，BLDC電機可以絲毫不差地得到需要的扭矩和旋轉數等，通過精確地控制來抑制電機的發(fā)熱和電力消耗。若是電池驅動，則能通過周密的控制，延長驅動時間。除此之外，還有耐用、電氣噪音小等特點。
● 用于工業(yè)應用的BLDC電機旨在提供受保護的高效小型解決方案，其中三相橋式開關電路是核心，其控制通常使用微控制器（MCU）或其他ASIC來協調其開關，以滿足精確的開關計時要求。這可能會帶來挑戰(zhàn)，因為大多數MCU輸出并沒有針對驅動功率晶體管進行優(yōu)化。因此，通過更快地對柵極電容進行充放電來縮短過渡期的持續(xù)時間是有好處的。柵極驅動器是一個用于放大來自微控制器或其他來源的控制信號，從而使其適應半導體開關高效運行的電路。
● 對電機精準控制及其后續(xù)調整對MCU的要求較高，這對死區(qū)時間和輸入信號的可變性也有一定要求。瑞薩給到的解決方案是：智能柵極驅動器BLDC電機控制。
系統優(yōu)勢
● 允許采用極簡MCU，無需三相耦合的S/H電路進行電流傳感；
● PWM的輸入信號僅由PWMhi信號組成，擁有可調死區(qū)時間的PWMlo由柵極驅動器生成；
● 廣泛的電機功能：電壓5~60V，電流最大2A。
系統框圖
目標應用
● 通風機/風機
對于通風機和風機而言，改變通風機的風量和風壓，以滿足使用工況變化的要求，稱為性能調節(jié)。常用的調節(jié)方法中，就經濟性能而言，改變通風機轉速的這種方法較好，但比較復雜。改變轉速時需考慮葉輪強度和電動機負荷條件。
● 真空吸塵器
真空吸塵器的電機上附有風扇，電動抽風機通電后高速運轉，使吸塵器內部形成瞬間真空，內部的氣壓大大低于外界的氣壓，在這個氣壓差的作用下，塵埃和臟東西隨著氣流進入吸塵器桶體內，再經過集塵袋的過濾，塵垢留在集塵袋，凈化的空氣則經過電動機重新逸入室內，起到冷卻電機、凈化空氣的作用。
● 加熱器系統
隨著電力電子技術和BLDC電機的發(fā)展，加熱器系統逐漸從“交流變頻”變?yōu)椤爸绷髯冾l”?，F在的超高壓直流輸變電輸電過程中，因為在功率一定的條件下，電流越大損耗越大，“超高壓-直流”可以達到節(jié)能、環(huán)保的目的。
組合元件
● RAA227063是一款智能柵極驅動器IC，適用于BLDC電機應用。它集成了三個半橋智能柵極驅動器，能夠驅動多達三個N溝道的MOSFET橋，并支持4.5~60V的橋式電壓。每個柵極驅動器支持高達1A的源極電流和2A的灌電流峰值驅動電流，并具有可編程的驅動強度控制。
RAA227063實現了可調節(jié)和自適應死區(qū)時間，以確保穩(wěn)健性和靈活性。有源柵極保持機制可防止米勒效應引起的交叉?zhèn)鲗В⑦M一步增強魯棒性。
● MOSFET適用于開關（電機驅動等）和負載開關應用，低導通電阻、高速開關和高魯棒性。
● RA2E1產品群是RA系列的入門級單芯片微控制器，其基于48MHz Arm? Cortex?-M23內核，具有高達128kB的代碼閃存以及16kB的SRAM。這款產品采用優(yōu)化的制程和瑞薩電子的低功耗工藝技術，是業(yè)界一流水平的超低功耗微控制器。RA2E1產品支持1.6~5.5V的寬工作電壓范圍和多種封裝，如LQFP、QFN、LGA、BGA和WLCSP。RA2E1可與RA2L1產品群引腳和外圍設備兼容，特別適用于電池供電應用和空間受限應用，以及其他需要高性能和低功耗的系統。
本方案為電機應用提供了更多可能性，將實用性與便攜性相統一，助力進一步擴大相應市場。
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