<span style='color:red'>ROHM</span>丨低边开关的设计，NPN晶体管的电路设计
行业新闻

ROHM丨低边开关的设计，NPN晶体管的电路设计

　　低边开关是一种利用NPN晶体管控制负载与GND之间电流的电路。这种简单的电路结构，作为通过微控制器GPIO信号驱动继电器、电机等负载的基础解决方案，被广泛应用于工业设备和车载系统中。在低边开关中，尤其容易导致失效的因素有两个：使晶体管切实饱和的基极电阻值，以及针对感性负载的反电动势应对措施(例如二极管、钳位电路)。本文将以这两点为核心，梳理完成设计的整个过程，包括器件选型、损耗、发热、布线及实际装机验证等各个步骤。　　01　　NPN低边开关电路的结构　　掌握整个电路的结构后，就可以清晰了解电流路径。通过先掌握结构，有助于理解设计参数对各部件的影响。　　· 低边开关电路整体与电流流向　　(电源→负载→NPN→GND/二极管的位置)　　低边开关的基本结构是从电源正极引脚经过负载到达NPN晶体管集电极，再将发射极连接至负侧(GND)。电流路径为“电源(+V)→ 负载 → 集电极 → 发射极 → GND”。关于晶体管的结构和引脚功能，在“双极晶体管|工作原理及使用方法(NPN/PNP)”一文中已经结合电路符号一同进行了讲解。　　微控制器和PLC的输出端经由基极电阻RB 连接至NPN晶体管的基极。当I/O引脚输出高电平(HIGH)时，产生基极电流IB，使基极-发射极结处于正向偏置状态。由此产生集电极电流IC，使负载开始工作。当I/O引脚输出低电平(LOW)时，基极电流几乎为零，集电极电流也被切断。另外，GPIO的“高电平(HIGH)输出电压”并不总是与VCC一致。在后续的基极电阻计算中，还需确认技术规格书中的VOH(min)(指定源极电流条件)和I/O电流上限。　　驱动继电器、电磁阀等感性负载时，必须使用续流二极管，将其与负载并联，将阴极朝向电源侧(+V)，阳极朝向晶体管侧(GND侧)进行连接。在晶体管关断的瞬间，线圈中积蓄的能量会形成向二极管侧循环的路径，从而防止晶体管承受过大的反向电压。在对传感器线圈和灯具的电机绕组进行开关时，也需要同样的权衡考虑。　　低边开关与高边开关的定位　　使用晶体管进行负载的开/关切换，有低边和高边两种配置方式。这两种配置的结构根据应用需求，各具优势。低边是将开关配置于负载GND侧的结构，高边是将开关配置于电源侧的结构。具体需要根据安全要求和测量需求来选择。　　低边开关的优势在于，可以通过NPN晶体管实现，且能共用微控制器和GND，从而可简化驱动电路。通过1枚基极电阻，可直接通过微控制器输出进行驱动。但是，由于负载的GND侧电位处于浮动状态，在以GND为基准进行电流测量和构建保护电路时，需要特别注意。在注重成本的应用中，低边开关因其电路简洁性和元器件数量少而更具优势。　　高边开关由于负载的GND侧始终与GND相连，因此有时在安全性和测量方面具备优势。然而，由于需要P沟道MOSFET(P沟道FET)、PNP晶体管或专用驱动器IC，其驱动电路更复杂。　　02　　NPN晶体管(双极晶体管)的　　低边开关设计流程　　设计从所要求的规格(负载电流、电源电压、GPIO规格)开始。只要按照流程逐步推进，即可完成从器件选型到确定电阻值的工作。在开始设计之前，先确定“将哪些条件(温度、电压、负载波动)作为最坏条件处理”，可以使后续的计算和评估更顺利，从而减少量产时的返工。低边开关因其电路本身较简单，因此前提条件的设定(将哪些值作为“最坏条件”处理)将直接影响设计的成败。　　通过“晶体管详解：结构、分类及工作原理基础”可以宏观了解晶体管整体的定位及各类型的特点。　　· 基于所要求的规格　　确定IC、βforced、IB、RB 的步骤　　按以下6个步骤进行设计。　　1. 定义负载侧条件。　　2. 确认候选晶体管的技术规格书。　　3. 根据βforced确定基极电流IB的目标值。　　4. 微控制器/PLC的I/O规格核对。　　5. 计算基极电阻RB。　　6. 确定候选器件。　　按照这6个步骤，从负载条件出发，逐步确定所需的器件和常数。各步骤的计算示例会在后续章节中给出。产品确定后，将进入饱度确认阶段。了解全部内容：　　https://techclass.rohm.com.cn/knowledge/transistors/transistors-basic/23727
关键词：
发布时间：2026-09-17 15:39 阅读量：226 继续阅读>>
<span style='color:red'>ROHM</span>丨SiC功率器件及模块应用笔记
行业新闻

ROHM丨SiC功率器件及模块应用笔记

　　SiC半导体　　· SiC材料的物性和特征　　SiC(碳化硅)是一种由硅(Si)和碳(C)构成的化合物半导体材料。表1-1列出了各种半导体材料的电气特征，SiC的优点不仅在于其绝缘击穿场强(Breakdown Field)是Si的10倍，带隙(Energy Gap)是Si的3倍，而且在器件制造时可以在较宽的范围内实现必要的P型、N型控制，所以被认为是一种超越Si极限的用于制造功率器件的材料。SiC存在各种多型体(结晶多系)，它们的物性值也各不相同。最适合于制造功率器件的是4H-SiC，现在4inch～6inch的单晶晶圆已经实现了量产。　　SiC功率器件的特征　　SiC的绝缘击穿场强是Si的10倍，因此与Si器件相比，能够以更高的掺杂浓度并且膜厚更薄的漂移层制作出600V～数千V的高压功率器件。高压功率器件的电阻成分主要由该漂移层的电阻所组成，因此使用SiC材料可以实现单位面积导通电阻非常低的高压器件。　　理论上当耐压相等时，SiC在单位面积下的漂移层电阻可以降低到Si的1/300。对于Si材料来说，为了改善由于器件高压化所带来的导通电阻增大的问题，主要使用例如IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅极双极型晶体管)等少数载流子器件(双极型器件)，但是却存在开关损耗较大的问题，其结果是所产生的发热问题限制了IGBT的高频驱动应用。SiC材料能够以具有快速器件结构特征的多数载流子器件(肖特基势垒二极管和MOSFET)实现高压化，因此可以同时实现“高耐压”、“低导通电阻”、“高频”这三个特性。　　另外，SiC的带隙较宽、大约是Si的3倍，因此能够实现在高温条件下也可以稳定工作的功率器件(目前由于受到封装的耐热可靠性的制约，只保证到150℃～175℃，但是随着封装技术的发展，将来也可能达到200℃以上的保证温度)。　　SiC SBD的特征　　· 器件结构和特征　　SiC能够以具有快速器件结构特征的肖特基势垒二极管(SBD)结构，制作出1200V以上的高耐压二极管(Si SBD的最高耐压为200V左右)。　　因此，如图2-1所示，通过将现在主流使用的快速PN结二极管(FRD：快速恢复二极管)替换为SiC SBD，能够大幅减小反向恢复损耗。有助于实现电源的高效化，并且通过高频驱动实现电感等被动器件的小型化，同时降低噪声水平。以功率因数校正电路(PFC电路)和二次侧整流电路为中心，目前广泛应用于电动汽车充电器、光伏发电系统中的功率调节器、服务器电源、空调等多个领域。　　目前，ROHM SiC SBD的主要产品线包括650V、1200V、1700V耐压的产品。
关键词：
发布时间：2026-09-09 13:17 阅读量：414 继续阅读>>
<span style='color:red'>ROHM</span>制TOLL封装：最大限度发挥新一代功率器件性能的贴装方案
行业新闻

ROHM制TOLL封装：最大限度发挥新一代功率器件性能的贴装方案

　　概要　　近年来，在AI服务器、数据中心电源、光伏(PV)逆变器、电力储能系统(ESS)等领域，除了大功率化之外，设备小型化和高功率密度化需求也与日俱增。传统大功率应用中主流的TO-247、TO-220等通孔封装，以及TO-263等表面贴装封装，在寄生电感、散热性能以及安装空间方面都存在设计瓶颈。　　本应用笔记将介绍ROHM的TOLL(TO无引线)封装——一种可解决上述课题的创新型表面贴装(SMD)方案，并阐述其技术优势。文中将详细说明TOLL封装所带来的优势：节省空间(薄型化、占板面积缩减)、优异的散热性能、通过开尔文源极(4端子)结构降低开关损耗，以及符合JEDEC标准的高通用性。同时，还介绍了能够将 ROHM最新SiC MOSFET、12～150V耐压SiMOSFET、超级结MOSFET等功率器件的性能发挥到极致的电路板设计方法。　　目录　　· 符合JEDEC MO-299标准的外形尺寸　　· 兼顾小型薄型化与大功率化　　· 优异的散热性能　　· 4端子(开尔文源极)结构大幅降低开关损耗　　· 提高安装可靠性并降低检测成本　　· 通过优化电路板设计实现散热最大化　　· 结语　　· 参考资料　　符合JEDEC MO-299标准的外形尺寸　　TOLL封装是一种符合JEDEC制定外形标准MO-299的表面贴装型封装。因此，便于利用现有贴装设备，具备生产线操作上的高通用性。　　另一方面，在基板设计(焊盘布局)方面，为了最大限度发挥所搭载的新一代功率器件的特性，对端子形状进行了优化。JEDEC MO299中规定，多引脚侧(8引脚侧)的相邻引脚根部连接结构为“可选(OPTIONAL)”。因此，ROHM根据器件特性，为各产品采用最合适的形状。例如，在SiC MOSFET和Si MOSFET等TOLL封装中，采用了8引脚侧根部相连的形状;并且，带开尔文源极的4端子器件(漏极、栅极、源极、开尔文源极)与3端子器件(漏极、栅极、源极)的连接方式也有所不同(见 Figure 1)。　　此外，ROHM的GaN HEMT产品采用TOLL-8N封装，虽然外形尺寸符合MO-299标准，但引脚配置和焊盘形状具有独特性，因此在基板设计时，请务必使用数据手册中记载的TOLL-8N专用焊盘布局(Figure 2)　　如此，虽然在外形尺寸上实现了标准化，但安装焊盘图案则针对各器件进行了优化。因此，基板设计时不应沿用通用的焊盘布局，而必须使用各产品数据手册中记载的专用推荐焊盘布局。这样才能充分发挥各器件的真正性能，并确保高可靠性。　　特别需要注意的是，开尔文源极(数据手册中有时表述为“驱动源极”)端子的连接方式对开关损耗影响很大。此外，以下做法是严格禁止的：将开尔文源极端子与功率源极端子直接连接;使开尔文源极端子保持开路，仅使用功率源极端子来驱动栅极;以及将开尔文源极端子与功率源极端子反向连接。这些不当连接可能导致意想不到的发热、误动作甚至器件故障　　兼顾小型薄型化与大功率化　　TOLL封装最大的特点在于节省空间。封装外形尺寸为9.9mm × 11.68mm × 2.3 mm，高度较以往同等级封装(TO-263-7LA)降低了约一半(从4.5mm降至2.3 mm，降低约49%)(见Figure 3)。此外，在实际基板上所占用的安装面积(焊盘布局)也削减了25%。传统TO-263-7LA的焊盘面积为179.3mm²(11.0mm × 16.3mm)，而TOLL封装的焊盘面积仅为134.33mm²(10.1mm × 13.3mm)(见Figure 4)。由此，即使在被称为“披萨盒型”的薄型电源用图腾柱PFC电路等厚度需控制在4mm以下的严格设计约束下，也能带来极高的安装自由度。
关键词：
发布时间：2026-09-03 13:10 阅读量：470 继续阅读>>
<span style='color:red'>ROHM</span>丨为什么可以通过感应电压知道转子的位置？
行业新闻

ROHM丨为什么可以通过感应电压知道转子的位置？

　　本文探讨的问题是“为什么可以通过感应电压知道转子的位置?”具体而言，就是为什么通过观察无刷电机绕组中产生的感应电压，可以估测出转子的位置?感应电压和转子位置之间的关系是驱动无刷电机时涉及到的重要知识，下面将就此进行说明。　　●问题的内容　　本次的问题源于类似下面的经历。　　这是我们在为无刷电机选择电机驱动器时遇到的困惑：有些电机驱动器的规格书上写有“无传感器控制”，也就是说不需要用传感器来确定转子的位置。我们一直以为驱动无刷电机需要转子位置传感器，但这类电机驱动器检测的是感应电压，而不是位置传感器的信息。　　感应电压是指手动旋转无刷电机的曲轴时，绕组端子上产生的电压。但为什么仅通过检测(?)该感应电压就能知道转子的位置呢?　　实际上，有些无刷电机的电机驱动器配备了无传感器控制功能，无需使用霍尔元件等位置传感器即可使电机旋转。这种无传感器控制有多种方式，其中如本次问题所示，通过感应电压的波形，特别是检测出过零点来估测转子位置的方式被广泛使用。　　那么，感应电压与转子位置之间有什么关系呢?这里我们将从感应电压的产生原理入手，解释两者之间的关系。　　无刷电机的感应电压　　首先，感应电压是由于电磁感应现象而在线圈(绕组)两端产生的电势差。这里的电磁感应是指当通过线圈中的磁通量发生变化时，会在线圈中产生排斥这种变化(保持原磁通量)的磁场方向上，产生电压的现象。例如，如下图(中)所示，当磁体(N极)靠近线圈时，线圈内向右的磁通量会增加。于是，线圈试图产生一个向左的磁场来抑制这种增加。产生左向磁场的电流方向遵循右手定则(如图所示)，并在线圈两端产生与该方向对应极性的电压。相反，当磁体远离线圈时，磁通量减少，所以会产生增加磁通量的电流和电压(下图中的右图)。　　该线圈两端产生的电压大小与磁通量变化的大小成正比。感应电压(Vbemf)可以用磁通量的微分来表示(如下式)。公式中线圈匝数n表示感应电压的大小与匝数成正比。如果N极为正极，且电压的参照物为图中线圈的左侧端子，则公式中的磁通量Φ为负值。　　如果将这种感应电压的产生现象转化为电机的工作，就会如下图所示。下图是由永磁体组成的转子在定子内部旋转时，穿过定子的磁通量变化示意图。　　图中标出了来自永磁体N极的磁通量进入S极的路径。在下图中“1”的转子位置处，线圈A的齿槽(见下图中缠有导线的磁性体部分)与S极相对，磁通沿S极方向穿过。当转子从那里继续左转时(图中的“2”)，齿槽A的前端部分开始与N极相对，与S极相对的面积减少，所以穿过线圈的磁通量减少。随着转子进一步旋转，如图中的“3”所示，穿过线圈的磁通量变为零(尽管图中未显示，但随着转子进一步旋转，从N极出来的磁通量会不断增加)。　　可见，对于电机来说，与其说是永磁体靠近或远离，不如说是与线圈(齿槽)相对的磁体的磁极和磁通密度随着转子旋转而不断变化，从而产生感应电压。　　以上即为无刷电机感应电压产生原理的说明。　　转子位置和感应电压波形　　根据上述感应电压的产生原理，我们来探讨转子位置与感应电压波形之间的关系。首先，让我们解释一下什么是转子位置。　　我们说要知道转子的位置，表示位置需要一个参照物。例如地球上的经度或纬度位置是以北极点或天文台为参照物，或者距离100米是以说这句话的人或写有这句话的标志为参照物。那么，转子位置的参照物是什么呢?要理解这一点，我们需要知道为什么要知道转子的位置。　　在驱动无刷电机时，之所以要知道转子的位置，简单来说是为了利用该信息来决定在何处产生绕组磁场。无刷电机利用转子的永磁体和绕组磁场之间的引力/斥力来旋转，为了获得这种力，必须知道应该在永磁体的哪个位置产生绕组磁场。因此，转子位置的参照物是绕组。具体来说，转子位置表示的是转子的永磁体与定子绕组之间的相对位置(角度)。　　例如，如下图所示，通过将转子的位置理解为“N极相对于U相绕组呈〇〇度的位置”，可以决定在哪个位置产生绕组磁场使转子朝所需方向转动。　　(这里的N极指的是N极部分的中心位置。转子位置的表示方式有两种：一种是以磁极的中心位置为参照物，另一种是以磁极切换点(磁极之间)为参照物。后一种情况下，表达为“从S极变为N极的位置相对于U相绕组呈〇〇度”。另外，“相对于U相绕组”是指缠有U相绕组的齿槽的中心位置。)　　既然我们已经知道转子位置的参照物是绕组，接下来就要考虑转子位置和感应电压波形之间的关系。　　首先在考虑感应电压波形之前要先确定磁通量(Φ)，因此我们假设转子的励磁波形(永磁体的磁通分布)是下图所示的波形。这种波形通常被称为正弦波励磁波形，励磁后的磁通密度呈正弦波分布。　　下图为当转子相对于绕组旋转一周时，穿过绕组(齿槽)的磁通量变化情况，以及感应电压的变化情况(再次强调，转子位置的参照物是绕组(这里是与定子的位置关系))。为了更直观地看到穿过齿槽的磁通量，图中还给出了转子处于位置1到5时穿过齿槽的磁通量。　　当转子处于位置“1”时，齿槽同时面向磁体的N极和S极，因此几乎没有磁通量穿过齿槽，齿槽的磁通量为零。当转子左转到位置“2”时，面向齿槽的磁体N极面积逐渐增大。由于磁体的励磁波形是正弦波，此时齿槽中的磁通量呈正弦波增长，并在位置“2”达到最大，到位置“3”时又变为零。接着，转子继续左转到位置“4”，磁通量(朝向S极)达到最大，到位置“5”时又变为零(回到位置“1”)。　　通过转子的这种运动，产生了如图所示的感应电压(感应电压是齿槽中的磁通量变化量(微分)的负值)。　　从以上说明可以看出，转子的位置、齿槽中的磁通量、转子旋转时磁通量的变化以及由此产生的感应电压之间的关系是固定不变的。这就是为什么可以通过感应电压知道转子位置(相对于绕组的位置)的原因。　　基于这种关系，例如，如果检测到感应电压在由负变正的过零点，就可以知道此时转子相对于绕组(齿槽)的位置是处于位置“2”。同样，在由正转负的过零点时，处于位置“4”。通过这种方式确定转子位置后，可以决定在哪个方向产生绕组磁场。　　理论上，也可以推测出其他转子位置。但是，需要克服一些问题，例如感应电压的大小会随着电机转速而变化、永磁体的磁通分布变化会导致感应电压波形变化、以及检测感应电压大小的方法等。另外，使用比较器电路可以比较容易地检测到过零点。　　作为转子位置的参考，下图展示了三相星形连接时U相、V相、W相的感应电压及在过零点时的转子位置(转子左转时)。　　以上就是对本次疑问“为什么可以通过感应电压知道转子的位置?”的解答。　　本文的关键要点　　・无刷电机的感应电压是由穿过绕组(齿槽)的磁通量的变化产生的。　　・转子位置的参照物是绕组(齿槽)。　　・穿过绕组(齿槽)的磁通量由转子的位置决定。　　・通过观察感应电压波形，可以知道转子相对于绕组的位置。
关键词：
发布时间：2026-09-02 11:01 阅读量：477 继续阅读>>
<span style='color:red'>ROHM</span>丨为什么提高电机的电压时，转速会随之上升？
行业新闻

ROHM丨为什么提高电机的电压时，转速会随之上升？

　　本文探讨的问题是 “为什么提高电机的电压时，转速会随之上升?”具体而言，就是当给电机绕组施加的电压升高(增大)时，为什么其转速会随之上升。这一现象看似理所当然，但其背后的原理却涉及诸多物理公式。这个问题对于深入了解电机原理非常关键，下面将为大家详细阐述。　　●问题的内容　　本次的问题源于类似下面的经历。　　这是在使用市售的小型电机时产生的疑问。当时使用的是那种只需连接电池就能转动的电机，即所谓的有刷电机。为探寻如何能提高转速，经过一番调查后得知，有一种方法是将电池进行串联。于是采用两节电池串联的方式，电机的旋转速度(转速)相较于单节电池时加快了。　　对于转速的提高，人们很容易直观的认为，“这是由于两节电池的功率(电压?)变成了原来的两倍”，但是，当深入思考电压和转速之间究竟存在怎样的关系时，就会感到困惑不解，进而希望知晓更为详尽的缘由。　　当把两节电池串联连接时，有刷电机的转速的确会上升。像这样将电池串联起来提升功率的情况，想必有人在使用小灯泡时体验过吧。当使用两节电池时，小灯泡会比使用单节电池时更亮。所以，对于电机转速上升这件事可能并不会觉得有什么奇怪的。然而，并非所有电机都遵循这一规律，事实上，有的电机即便提高电压，转速也不会改变。比如说步进电机和感应电机就是转速不会随着电压的升高而上升的电机。另外，转速会上升的电机是有刷电机和无刷电机。那么，这些电机之间的区别是什么呢?下面我们首先从这一点切入，开始讲解。　　转速不变的电机与转速可变的电机之间的区别　　当改变电压时，转速不变的电机与转速可变的电机在旋转磁场的控制策略上存在差异(※在此处的说明中，“控制策略”可能比“控制方法”更为恰当)。　　转速不变的电机，是通过控制使磁场旋转的速度，使转子跟随该磁场转动，从而驱动电机运行。下面我们借助下图来对这类电机的具体运行动作进行说明。该图是步进电机的运行示例。　　首先，假设控制电路在图中1的位置处形成了一个电磁体(绕组磁场)。此时，转子就会像被该电磁体吸引一样开始旋转。绕组磁场会在位置2处等待转子跟进，但实际上并不是确认转子是否已经完全跟上，而是在预估 “转子差不多该跟进到位”的时间点，切换电磁体，将磁场旋转到位置3。若转子在图中位置2阶段已完成跟进，当状态进入位置3时，转子又会被电磁体吸引而开始转动。步进电机正是通过不断重复上述动作实现持续运转的。因此，电机的转速取决于旋转磁场的速度。　　在此我们探讨一下，例如若提高施加在绕组上的电压会怎样呢?在这种情况下，由于电磁体的磁力会增强，这使得转子能够更迅速地跟进。然而，即使转子能够很快的跟进，若电磁体的磁场不动，转子便无法进一步转动。因此，相较于电压较低的情形，下图中2和4的状态会持续更长时间，而电机的转速仍然是由磁场的转速所决定的。　　感应电机的运行方式与上图所示略有不同，通过使磁场旋转，转子会滞后地跟随(一边滑动一边跟随)，所以可以说旋转磁场的速度决定了感应电机的转速。　　另一方面，转速可变的电机则根据转子的位置来调整电磁体的磁场旋转，形象地说，当转子接近时，磁场随即远离。此类电机的运行方式如下图所示。为便于与上述转速不变的电机进行对比，该图以两相全波无刷电机的运行情况为例。　　当转子处于图中的位置1时，无刷电机的控制电路会检测其位置，并在图中相应位置形成电磁体。电磁体的形成会吸引转子靠近。接着，控制电路会在转子跟上之前，将电磁体磁场移至位置2。由于电磁体磁场远离转子，转子就会持续追赶。当转子接近位置3时，磁场再次移动。由于无刷电机不断重复这一运转过程，所以电机的转速取决于转子跟随的速度。首先，这种控制方法就是电机转速变化的因素之一。　　接下来，我们来探讨一下提高绕组电压会对电机产生什么影响。这个问题稍微有些复杂。简单来说，当电压升高，电磁体的磁力增强，转子追赶磁场的速度也会加快，从而导致转速上升。然而，仅这样解释就与 “功率增加导致转速上升”的解释并无太大区别了。因此，我们希望在这里进行更深入的探讨。　　需要注意的是，本文讨论的问题是有刷电机相关的，有刷电机与无刷电机不同，其结构是让电磁体旋转。尽管如此，由于电磁体切换的动作等与无刷电机相同，所以和无刷电机一样，其转速也会随着电压的变化而改变。　　电机的转速是如何确定的?　　如前所述，转速会随电压变化的电机，是旋转磁场会根据转子的运动而变化的电机。这里假定这种旋转磁场的变化是自动进行的。基于该前提，我们在此仅简单探讨一下作用于转子的力，以及该力与转子转速之间的关系。　　由此可知，作用于转子的旋转力(转矩)是由施加的电压和电机的转速共同决定的(因为转矩与电流成正比，而该电流是由施加电压和感应电压等计算得出的，感应电压又与角速度(转速)成正比)。　　那么，仅凭这个关系式还无法解释施加的电压与转速之间的关系。接下来，我们将对该电机转矩与转速之间的关系进行解说。　　首先，关于作用在物体上的力(F)与速度(v)之间的关系可以用以下两个公式来表示，想必很多人在物理课上都学过。第一个公式是力和质量(m)产生加速度(a)，第二个公式是加速度的积分得到速度。　　这一点对于旋转体同样适用。旋转力(T)与角速度(ω)之间的关系，可以用以下两个公式来表示。由旋转力(转矩)和转动惯量(J)会产生角加速度(α)，对角加速度进行积分即可得到角速度。　　对于电机而言，如果给电机加上诸如螺旋桨(风扇)等负载，为驱动该负载所需的负载转矩(TL)就会从旋转力中减去。所以，在此我们将包含负载转矩的以下两个公式，视为描述电机的旋转力(转矩)与转速之间关系的公式。　　至此，用于说明施加电压与转速(角速度)之间关系的公式已具备。接下来，我们将运用这些公式来阐述转速是如何确定的。　　首先，当转速确定时，意味着转速(角速度)不再发生变化。从上述公式(E)可知，这种状态表示角加速度变为零。根据公式(D)，当转矩与负载转矩值相等时，角速度为零。产生转矩的公式可以通过结合公式(A)、(B)和(C)得到的公式(F)来表示。观察公式(F)，可以理解为转矩是通过分子部分(Vin-Ke・ω)进行调节的。　　基于上述内容可知，例如当施加某一特定电压时，电机的转速会达到一个使电机产生的转矩与负载转矩相等的值。由此可知，当施加电压发生改变，转矩也会随之变化，进而转速会相应改变，直至再次达到转矩与负载转矩相等的稳定状态。这便是电机转速如何确定的答案。　　基于上述结论，我们回到最初的问题，尝试解释为什么将电池数量增加至两节时电机转速会提高。前提是螺旋桨负载与转速的平方成正比，同时假设常数Kt、Ke、Z等均为1。　　在公式(F)中，假设使用单节电池时，施加电压是1.5V，那么在转速为1.0时，转矩与负载转矩达到平衡。当使用两节电池时，施加电压变为3.0V，如果转速仍然保持在1.0，那么转矩将变为2.0，这就导致转矩与负载转矩不再平衡。由于此时转矩大于负载转矩，因此电机将开始加速(公式(D))。随着转速的增加，转矩会减小，而负载转矩会增加。最终，当转速达到1.65时，转矩与负载转矩再次达到平衡，电机运行趋于稳定。　　另外，或许有人会想：“如果负载转矩的常数不是0.5，而是更大的话，还能断言转速一定会增加吗?”对于螺旋桨负载的情况，是可以这样断言的。因为当施加电压升高使得转矩增大时，为了使转矩与负载转矩达到平衡，唯一的途径就是提高转速。　　将这些公式绘制成图形，会更易于理解。图中，纵轴表示转矩，横轴表示转速。将各常数带入转矩公式后得到T=−Aω+BVin，其图形为一条向右下方倾斜的直线。Vin改变时，该直线会平移。负载转矩公式中，若将常数设为C，TL=Cω2，其图形为二次函数曲线。这两条曲线的交点即为电机实际运行时的转速和转矩。　　当施加电压(Vin)发生变化时，两条曲线的交点会随之移动，转速(ω)也随之改变。从图中可以看出，当施加电压升高时，转速也会相应升高(ωa1→ωa2、ωb1→ωb2)。　　至此，关于“为什么电机在提高电压时，转速会随之上升?”这一问题的讲解就结束了。　　本文的关键要点：　　・能根据转子运动产生旋转磁场的电机，其转速会随电压的变化而改变。　　・电机的转速会在电机转矩与负载转矩相等时趋于稳定。　　・由于电机转矩与施加电压和转速相关，因此当电压升高时，转速也会随之上升。
关键词：
发布时间：2026-09-01 15:29 阅读量：446 继续阅读>>
<span style='color:red'>ROHM</span>丨为什么在SiC和GaN功率器件时代，IGBT依然重要？
行业新闻

ROHM丨为什么在SiC和GaN功率器件时代，IGBT依然重要？

　　尽管宽禁带技术正在崛起，但传统的功率电子器件仍在持续进化并被广泛应用。凭借其出色的性价比、稳定的供应以及经过实际验证的可靠性，在小型化和轻量化无法带来较大附加值的应用场景中，一直是非常实用的选项。　　碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)功率器件在高效率、高温及小型化应用中性能表现优异，氧化镓(Ga₂O₃)和金刚石等材料研发也取得了显著进展。尽管已经取得了很多进步，不过还有许多系统仍需持续依赖硅功率电子技术，特别是绝缘栅双极晶体管(IGBT)。　　本文将阐述IGBT持续获得广泛采用的原因。将从成本与供应考量、既有可靠性数据的价值、以及宽禁带半导体优势在系统层面仅能提供有限益处的应用场景种类等方面进行探讨。另外还会简要介绍在IGBT性能的持续改进和扩展。　　高性价比和供应稳定性备受好评　　如今，功率元器件所受到的关注度已达到前所未有的高度。主要原因在于SiC和GaN功率器件等新一代功率器件的问世。另外，关于Ga₂O₃和金刚石功率器件等新一代功率器件的研发不断取得进展，其实用化前景备受期待，这也进一步助推了市场关注度的提升。　　然而，下一代及下下代功率器件的面世，并不意味着电子设备设计工程师会全面采用这些产品。他们只是合理地选择能够将目标应用产品的价值最大化的功率器件。如果判断现有硅(Si)功率器件能使应用产品的价值最大化，那么他们将会继续采用Si功率MOSFET和IGBT。　　实际上，基于这一判断而选择继续使用IGBT的应用场景并不少见。半导体领域全球知名制造商ROHM表示，“不仅在日本，海外市场对IGBT的关注度也在迅速提高”。这种关注度快速上升的原因在于，2021年以来工业设备、电机驱动系统、电动汽车(EV)、混合动力汽车(HEV)以及光伏逆变器等领域对IGBT需求量的持续扩大。ROHM的报告中显示，这些应用领域的制造商咨询量显著增加，产品销量正保持稳步上升态势。　　半导体分析师Grossberg・大山聪先生也持相同观点：“SiC功率MOSFET和GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)市场未来将持续扩大，但IGBT市场规模不会萎缩。”预计IGBT市场在2025年后仍将保持约10%的年均复合增长率(CAGR)，呈较快增长趋势。　　最合适的功率器件选型并非仅由电气特性决定　　那么，电子设计工程师在应用产品中采用IGBT时最重视的特性是什么?　　在电气特性方面，竞品SiC功率MOSFET和GaN HEMT器件在很多方面的表现会优于IGBT(表1和表2)。具体而言，比如导通损耗和开关损耗的降低、高速工作能力(实现高开关频率)、高温工作能力等优势。　　因此，将这些优势运用到应用产品中可带来诸多好处：延长电池续航时间、降低电池容量要求、实现更小型轻量的电路、减少发热量等。这些优势在移动应用领域的价值尤为显著。最终，SiC功率MOSFET和GaN HEMT器件主要在电动汽车牵引逆变器和DC-DC转换器等应用领域得以快速普及。　　表1：单位面积导通电阻的变化趋势　　低电压：Si MOSFET更合适。速度快且损耗低。　　中等电压：SiC MOSFET更合适。高频条件下仍保持低损耗，面积效率优。　　高电压额定：IGBT更具优势。相比SiC，导通电阻更低，芯片面积效率更高。　　表2：IGBT与SiC功率MOSFET的性能比较　　但是，从另一角度来看，在难以实现这些优势的应用场景中，采用SiC功率MOSFET或GaN HEMT器件并不具备决定性理由。具体而言，是这类应用场景并不以小型化和轻量化为首要考量因素。　　具有代表性的示例包括工业设备和电机驱动系统。在这些应用中，即使通过采用SiC功率MOSFET或GaN HEMT实现了小型化和轻量化，也不能转化为足以显著提高销售额的附加值。因此，设计者通常不会为采用SiC功率MOSFET或GaN HEMT带来的成本增加买单。换言之，电子设备设计工程师会基于出色的性价比优势而选择IGBT。　　除此之外，还存在仅凭电气性能无法定义的“采用IGBT的理由”。例如，与SiC功率MOSFET和GaN HEMT相比，IGBT的供应稳定性明显更高。此外，IGBT自实现实用应用以来已历经约40年，拥有丰富的可靠性数据及长期应用所积累的实践经验。　　在实际的电子设备设计中，电力器件的选型不仅需要考量电气特性，更需要综合评估上述各种要素。因此，即使新电力电子器件不断涌现，在特定应用场景中IGBT仍被持续采用。　　IGBT技术的持续演进　　此外，IGBT绝非过时的功率器件，而是一直到进步。也就是说，其性能提升仍有充分的空间。　　IGBT的性能通过元器件层面和工艺层面的双重改进，已得到显著提升。例如，采用“非穿通”和“场截止”等新器件结构、硅晶圆减薄、以及沟槽栅微缩(间距缩小)等方面的改进。最终，IGBT实现了集电极-发射极饱和电压(VCE(Sat)[1.1])降低、电流容量增加、开关频率提高(开关损耗减少)以及短路耐受能力增强。　　然而，在硅晶圆减薄和沟槽栅间距微缩方面，仍存在改善余地。ROHM开发部部长石松祐司表示：“IGBT的性能提升仍存在潜在空间。2026年以后推出的产品，其器件结构本身很可能会迎来重大变革。我们会逐步将这些技术发展融入到产品中。”　　未来，在保持“较低成本”、“高可靠性”和“高实用性”等优势的同时，性能得到进一步提升的IGBT产品被投入市场的可能性很大。　　在内置多个IGBT的功率模块领域，仍有望实现进一步技术突破。目前，ROHM已推出的功率模块“TRCDRIVE packTM”，具有高电流密度和出色的散热特性[2.1](图1)。目前所采用的功率器件，是ROHM第4代SiC功率MOSFET。　　图1 功率模块 TRCDRIVE packTM：虽尺寸小巧，却通过单面散热设计实现与竞品同等散热性能的封装型功率模块。目前供应的是内置2枚ROHM第4代SiC功率MOSFET的二合一型模块。　　本功率模块具有两大特点：第一，通过优化内部布局，将电感降至更低，从而降低了开关损耗;第二，虽采用单面散热设计，仍以小巧尺寸实现了与竞品同等的散热性能。　　在安装方法上，采用了银(Ag)烧结技术，通过高温高压将模块内部芯片(功率器件)与引线框架进行接合。这既提高了接合可靠性，又提高了功率密度。　　ROHM计划在不久的将来将这项技术也应用于IGBT。　　此外，在模块与外部散热器的接合部位，ROHM与 Arieca 公司联合研发出采用了液态金属填充弹性体(LMEE)的低温接合技术。该技术不仅实现了与银烧结接合技术同等的热阻，还可在更低温度和压力条件下完成接合。这在提高散热效率的同时，更大程度地提升了模块的电气性能。　　图2：液态金属填充弹性体(LMEE)是美国Arieca公司推出的热界面材料。具有低热阻特性，应用于功率模块可提升其散热性能。　　电力电子技术演进中的可靠选项　　宽禁带器件为电源设计者提供了更多的选择，同时，IGBT凭借其出色的可靠性和成本效益优势，依然是众多系统的优选方案。其成熟的供应链、稳定的可靠性以及持续的技术改进，即使是在SiC和GaN的优势仅能提供有限的附加值的应用场景中，IGBT依然保持着作为实用解决方案的地位。
关键词：
发布时间：2026-08-25 14:59 阅读量：512 继续阅读>>
<span style='color:red'>ROHM</span>丨高可靠性电流检测电路设计的关键要点
行业新闻

ROHM丨高可靠性电流检测电路设计的关键要点

　　准确的电流检测对于实现控制、确保保护功能以及提高电源效率至关重要。这是电动汽车(EV)、能源系统、工业设备等各种应用领域共同面临的课题。ROHM解决方案具备高可靠性电流检测所需的高精度、高稳定性及强抗噪性。　　电力、安全、控制始于电流检测　　在对能源效率、安全性和高可靠性控制的需求日益高涨的背景下，电流检测在现代电子设备中的重要性正快速提高。从电动汽车、电池管理系统、可再生能源到工业自动化领域，准确的电流检测在电力管理、故障检测和系统保护中均发挥着核心作用。随着工作电压和电流的上升，热应力、电气噪声以及材料老化等问题也随之凸显，这使得高精度和长期可靠性成为设计中的重要目标。　　本文将阐述构建高精度电流检测电路的关键要点。其中将介绍典型的电流检测方式，探讨电阻和放大器选型对精度的影响以及抗噪性能对稳定性的重要作用。最后介绍如何将这些设计原则运用在实际应用产品中的实用组件解决方案。　　电流检测方式的种类　　检测电流的方法有多种，但在电路设计中主要有电阻式和磁式两种。　　在电阻式电流检测中，电流流经分流电阻会产生与电流成正比的微小电压。将该电压用运算放大器或专用电流检测放大器(CSA)进行放大并测量。该方法成本效益高，设计灵活性优异，在中等级电流范围内能获得良好的精度。然而，由于分流电阻会产生热耗，在大电流应用场景中其热管理是需要解决的课题。　　图1：分流电阻可产生与电流成正比的电压降，并将该电压放大后反馈至微控制器，从而被用来实现控制和保护功能。　　另一方面，在磁式检测中，可使用霍尔元件或xMR传感器来检测电流产生的磁场。这种方式无功率损耗，可实现非接触式测量，但易受外部磁噪声干扰，且电路规模较大。　　图2：带磁芯的传感器是利用磁芯检测导体周围的磁场，而无芯型则采用内置传感器通过电路板布线直接测量电流。　　在此之外，还有电流传感器IC等一体化传感器。这些都采用了将检测元件和信号处理电路一体化封装的方式，具有体积小巧、便于安装的特点，但主要被用于空间受限或特殊应用场景。　　仅仅1个电阻即可直接影响电路的可靠性　　在电阻式电流检测中，分流电阻是精度的基准。其细微的误差也可能直接影响系统整体的性能，如果选型不当可能导致误检或漏检问题。　　选型时需考虑的因素：　　材料：金属板型电阻器相较于厚膜型，具有更优异的热循环耐受能力及更低的温度系数，因而能在严苛环境下展现出出色的可靠性。　　安装和尺寸：小型封装对机械应力较为敏感，其电阻长度在吸收热膨胀和减轻焊点疲劳方面发挥着重要作用。　　长期劣化：在车载和工业应用中，对电阻器的耐硫化性能、端子坚固性以及机械耐久性有着严格要求，这些特性对长期保持精度至关重要。　　“若将分流电阻视为‘只不过是一般的无源元件而已’，则可能使优秀的设计毁于一旦。”　　放大器的选型直接影响设计成果　　分流电阻可决定检测精度，而放大器则可决定电压处理的精确度与解析能力。运算放大器(Op Amp)的灵活性很高，支持设定增益、外接滤波器及添加保护电路。适用于需要微调的场景或运行条件多变的环境。　　“噪声干扰不仅会使信号失真，还会扰乱判断本身。”　　而电流检测放大器(CSA)则内置了匹配的增益电阻，波动很小，可显著提升测量的一致性。另外，具有高输入阻抗，即使外接滤波器，对增益精度的影响也很小。尤其适用于需要精确放大微小分流电压的低电流检测应用。　　抗扰性：支撑系统稳定性的隐形要素　　在逆变器、转换器以及车载ECU等频繁进行开关的环境中，外部噪声干扰可能导致信号失真，进而引发错误的过电流检测。这种误检不仅会导致运行中断和效率下降，严重时甚至可能损害系统的安全性。　　要实现高度可靠的控制与保护，必须确保信号的纯净和稳定。要提高抗扰度，需要选用具有出色EMI耐受性的元器件，并实现可在不影响精度的前提下进行滤波的电路设计。通过重视抗扰度，可简化后续处理，同时确保微控制器输入的稳定性及故障安全(Fail-safe)功能的可靠运行。　　ROHM高可靠性、高稳健性的电流检测电路解决方案　　ROHM为电流检测领域的设计课题提供各种元器件解决方案。针对电阻、放大器及抗扰度(抗噪性)等各项要素，均拥有丰富的产品群，可提供出色的解决方案。　　PSR系列 分流电阻　　ROHM’s PSR Series是针对传统电阻器存在的可靠性问题而研发的产品。采用金属板结构，以出色的热循环耐受能力和优异的抗硫化性能而著称。　　图3：ROHM PSR系列金属板分流电阻同时实现了高精度和高耐用性，具有出色的热稳定性、抗硫化特性，并通过了车载及工业应用领域的AEC-Q200认证。　　因此，即使在振动、尾气和高温等严苛环境的车载应用中，也可长期使用。凭借其稳定的特性，可在产品整个生命周期内保持电流检测“基石”部分的精度。　　EMARMOUR™ 运算放大器　　EMARMOUR™ series是ROHM推出的具有超高抗干扰性能的专用运算放大器产品系列。该系列产品融入了ROHM自有的布局设计、工艺技术和电路技术优势，在很宽的频段范围实现了出色的抗扰能力。　　无需外置滤波器即可保持信号精度，而且符合ISO 11452-2和IEC 62132-4等国际EMI标准。即使直接施加高频噪声(RF)，输出波动也非常小，可大大减少外围元器件数量。　　增益和滤波器的设置均可灵活应对，即使在车载设备、工业设备等对噪声敏感的应用场景中，也能确保稳定运行。　　图4：在该比较图中，传统运算放大器容易因噪声干扰而误动作，ROHM的EMARMOUR™运算放大器可保持稳定且高精度的信号放大功能。　　ROHM的电流检测放大器(CSA)　　在要求小型化和高精度的应用场景中，ROHM的CSA(电流检测放大器)通过内置高精度增益电阻及采用斩波放大器结构，可简化电路设计。从而可减少外置元器件数量，更大程度地减少布局误差，即使使用输入滤波器也可保持高精度。该产品还具备宽输入电压范围和优异的线性特性，非常适用于电池管理系统、电机驱动、电源电路等对节省空间和高精度要求高的应用场景。　　高精度源于精妙设计　　要实现高精度的电流检测，电路设计每个环节的精准把控至关重要。检测方式、分流电阻、放大器、噪声对策——其中任何一项有缺陷，都可能导致系统整体的性能和安全性下降。　　“可靠性并非源于规格参数，而是源于所有‘精妙的设计选择’的累积。”
关键词：
发布时间：2026-08-24 11:41 阅读量：520 继续阅读>>
<span style='color:red'>ROHM</span>丨以1005尺寸实现0.33W！<span style='color:red'>ROHM</span>开发出高抗浪涌贴片电阻器
行业新闻

ROHM丨以1005尺寸实现0.33W！ROHM开发出高抗浪涌贴片电阻器

　　中国上海，2026年8月20日——全球知名半导体制造商ROHM(总部位于日本京都市)今日宣布，面向车载设备、工业设备、消费电子设备以及安装密度日益提高的AI服务器等电子设备，开发出“SDR01系列”产品，在1005公制尺寸的抗浪涌贴片电阻器中实现了0.33W业界超高额定功率。　　近年来，随着电子设备的功能增加、性能提升及功率增大，无论是车载设备、工业设备还是消费电子设备，对小型且支持大功率的电子元器件的需求都日益高涨。在贴片电阻器领域，抗浪涌产品等高可靠性电阻器的小型化需求也在不断扩大。在这种背景下，电源电路和接口周边不仅要具备对浪涌和静电(ESD)的耐受能力，还要能够支持大功率。为了满足这些多样化的需求，ROHM开发出集小型、大功率、耐高温、高精度等优势于一身的高抗浪涌贴片电阻器“SDR01系列”。　　新产品通过优化电阻体和电极部的设计，在确保抗浪涌贴片电阻器所需可靠性的同时，以1005尺寸实现了高额定功率保证。因此，可替代尺寸大一号的产品，提高电阻器的集成度，从而能够进一步节省空间并减少元件数量。　　在额定引脚温度*1(即Tk=125℃)范围内保证额定功率达0.33W。即使在高密度安装和发热元器件周边等温度条件严苛的环境中也非常易用，可大大减轻热设计的负担。　　此外，由于TCR*2实现了±100ppm/℃(10≦R≦2.2MΩ)，因此通过抑制因温度变化而导致的阻值波动，可支持稳定的电路工作，并有助于电源电路和接口周边的小型化和可靠性提升。　　新产品已投入量产(样品价格：6日元/个，不含税)，并已开始线上销售，可由电商平台购买。　　今后，ROHM将继续扩充高可靠性贴片电阻器的产品阵容，为电子设备的小型化、支持更大功率、实现更高可靠性贡献力量。　　<应用示例>车载、工业及消费电子设备等领域中，内置要求实现小型化、更大功率和更高可靠性的电源电路和控制电路的电子设备　　<术语解说>*1) 额定引脚温度　　表示可100%施加产品额定功率时产品的最高引脚温度。额定引脚温度因产品系列和尺寸而异，在某些情况下还会随电阻值的变化而变化。　　*2) TCR(Temperature Coefficient of Resistance：电阻温度系数)　　表示电阻器的阻值随温度变化而变化多少的指标。数值越低，相对环境温度变化的电阻值变化越小，性能越稳定。本文所记载的TCR为阻值容差F级(±1%)产品的保证值。
关键词：
发布时间：2026-08-21 10:37 阅读量：504 继续阅读>>
<span style='color:red'>ROHM</span>课堂丨什么是无刷电机驱动器
行业新闻

ROHM课堂丨什么是无刷电机驱动器

本文将从技术角度出发，对三相无刷电机的电机驱动器的作用、种类和规格进行介绍。通过本文，您可以学习到电机驱动器选型所需的基础知识。“什么是无刷电机驱动器”面向的是那些“想要尝试使三相无刷电机运转”以及想要了解“电机驱动器是什么？”的电机初学者，介绍使无刷电机运转所需的电机驱动器究竟是什么、有哪些种类及其各自的特点等电机驱动器的基础知识。本文所介绍的是在选择和使用电机驱动器时需要预先掌握的知识，推荐那些为了理解电机驱动器的特点和规格而想要学习所需基础知识的读者阅读。另外，如果想了解电机转动的原理或者为了使其转动需要做什么等电机的基础知识，请先参阅本文所在的“Sugiken老师的电机图书馆”中的另一篇文章“初识电机”。“什么是无刷电机驱动器”的内容对三相无刷电机的要求电机驱动器的作用电机驱动器的结构（形态）控制器（通电波形）控制器（位置检测和控制功能）功率晶体管栅极驱动器用途和特点电机驱动器示例最后下面，首先介绍一下“对三相无刷电机的要求”。对三相无刷电机的要求电机被用于驱动从工业领域到车载、家电、玩具等领域的各种产品。因此，电机通常需要满足“效率”、“振动噪声”、“控制性和易用性”、“可靠性”和“成本”等方面的要求。本文所讨论的三相无刷电机（以下简称“无刷电机”或“电机”）能够全面且高水平地满足这些要求，因此近年来得到了广泛应用。下面对这些要求进行逐一介绍。效率这里的效率是指电机输出相对于输入（功率）的比例。高效率电机可以说是一种损耗较小、有助于实现节能的电机。振动噪声如果电机产生的转矩存在脉动，就会引起振动。当该振动传递到电机的配套设备上时，可能会产生噪声。另外，电机本身也可能发出声音。对于要求静音性能的设备，通常会配备低振动、低噪声的电机。控制性和易用性这里的控制性是指对目标旋转工作和转速进行调节的便捷性、响应敏捷性以及对指令的跟随能力。电机不仅要能转动，还需要控制转速和转矩。另外，其控制的指令的易操作性、自动化程度、变动范围等，将电机安装到设备时的简便性也备受关注。可靠性可靠性要求电机不易损坏、特性不发生变化、不发生误动作，也不会危险运行。对于电气噪声和电磁噪声，不仅需要电机具备承受噪声时的耐受能力，而且其发出的噪声也必须在容许范围内。成本成本是指原材料费用和零部件价格，而减少材料用量和零部件数量也是关乎环保措施的重要考量。电机的设计需满足其配套设备的性能要求。但是，若要使包括成本和资源在内的所有项目都达到非常高的水平是很困难的，或者也可以说是性能过剩。通常，性能要求是有优先级的，并且该顺序会根据配套设备的不同而有所变化。因此，设计人员需要在掌握包括电机在内的整个配套设备的基础上进行设计。电机的性能是由机械性能（这里指由磁铁和铁芯等材料和结构决定的电机性能）和控制性能（由电机驱动器的功能和特性决定的电机性能）两者共同决定的。电机驱动器之所以存在多种类型，可以说是因为电机驱动器会影响电机特性，并且在进行整体设计时，对其要求也会发生变化。接下来我们将在上述内容的基础上，介绍电机驱动器的作用。电机驱动器的作用无刷电机是通过电路对线圈施加电压或电流来生成基于线圈（电磁铁）的旋转磁场的，因此是一种必须使用电路（电机驱动器）的电机。这种旋转磁场的生成是最基本的工作。除此之外，电机还要求具备下图所示的性能和功能。为了实现这些性能和功能，电机驱动器承担着如下所述的作用。电机驱动器能够自由调节输出的电压值，利用这一性能，不仅可以进行电机的输出调节，还可以通过抑制转矩脉动提升静音性能、通过调整电压施加时序来减少损耗以高效获取转矩的控制、抑制旋转波动的转速控制以及支持在无法安装位置传感器的环境下的无传感器控制等。上述作用仅为部分示例。此外，实现这些作用的手段也多种多样。因此，在选择电机驱动器时，需要同时了解所需的功能及其实现方法。接下来，我们将介绍承担这些作用的电机驱动器的电路结构。电机驱动器的结构（形态）电机驱动器的基本电路结构如下图所示。电机驱动器向电机线圈供电的作用是通过名为“功率晶体管”的电子器件来实现的。功率晶体管是指能够处理较大功率的晶体管。下图展示的是N沟道MOSFET的电路符号，但有时也会使用P沟道MOSFET、IGBT（N沟道或P沟道）或双极晶体管（PNP或NPN）。该功率晶体管连接电源，起到电气开关的作用。与电源正极相连的功率晶体管被称为“上臂晶体管”或“高边晶体管”等。与负极（接地端或Gnd端）相连的功率晶体管被称为“下臂晶体管”或“低边晶体管”等。通过高边和低边晶体管的任意一个导通，来决定施加到线圈上的电位。三相无刷电机通常使用3对（共6个）功率晶体管。负责控制这些功率晶体管导通和关断的是控制器。通常采用IC（集成电路：Integrated Circuit，此处指不使用软件的控制器）或微控制器（Microcontroller，此处指使用软件的控制器）。控制器在考虑转子位置和从外部来的指令的同时，决定施加给线圈的电压，并生成功率晶体管的导通和关断指令信号（下图是使用霍尔元件确定转子位置时的电路示意图，霍尔元件安装在能够检测转子磁通量的位置）。除了这些电路之外，还会使用连接控制器和功率晶体管的栅极驱动器。栅极驱动器的主要作用是将来自控制器的指令信号的电位和极性，转换为足以使功率晶体管工作的电位、极性和电流量。这些电路的详细说明将在后文阐述。这些电路模块以下表所示的单一功能或复合功能的形式被集成到IC中。因此，电机驱动器就是由其中一个或多个IC组合而成的。组合方式需要从易用性、设计变更的灵活性、封装尺寸、电路板上的布线数量（难易程度）、外围电子元器件的数量、每个电路模块的耐压差异和温升（散热效果）等角度综合考虑，因此，无法一概而论哪种组合方式更为优越。关于下图所示结构示例的特点，请参阅本文所在的“Sugiken老师的电机图书馆”中的另一篇文章“Sugiken老师的电机驱动器课堂”的“第10集 电机驱动器的结构”。这里先介绍一下施加在电机驱动器各电路模块上的电压。首先，施加于无刷电机线圈上的电压会受到电机机械模块特性的影响。有的电机仅需低至3.3V的电压，有的则需要高达340V以上的电压。为了在线圈上施加该电压，功率晶体管需要具备更高的耐压。驱动该功率晶体管的栅极驱动器电路，会承受与功率晶体管同等或更高的电压。例如，为了使高边的N沟道MOSFET导通，需要比施加在功率晶体管上的电压更高的电压。与上述两个电路模块不同，控制器不依赖于电机特性，且通常在相对较低的电压下使用。基于以上原因，施加到电机驱动器上的电源电压，有时会使用高电压和低电压两个系统，有时也会仅使用一个相对较低的电压系统。这种电压差异也是判断电路模块的结构（是采用一体化封装还是多个元器件组合）的依据之一。另外，施加在电机线圈上的电压大小是综合考虑配套设备的电源环境、功率转换效率、线路的容许电流、电机特性和可靠性等因素进行设计的。下面介绍一下各个电路模块规格的主要特点。控制器（通电波形）无刷电机的电机驱动器中，通电波形是需要关注的规格之一。这里的通电波形是指施加在线圈上的电压波形。无刷电机通过这个施加的电压使线圈中流过电流，并产生旋转磁场。该旋转磁场的工作会影响电机的输出转矩，因此通电波形可以说是一项非常重要的规格。该通电波形是由控制器生成指令，并通过导通和关断功率晶体管而产生的。因此，配备了控制器模块的电机驱动器器件会标明通电波形的规格。下图展示了电机驱动器的基本通电波形。120度通电是指将通电模式的一个周期设为360度时，在120度的区间内高边导通或低边导通，在60度（两处）处于关断状态的通电波形。有时也被称为“120度矩形波”。从控制电路的角度来看，这种通电波形生成相对简单，但输出转矩存在脉动。150度通电是指在150度的区间内高边导通或低边导通，在30度（两处）处于关断状态的通电波形。有时也被称为“广角通电”。这种通电波形的控制电路比较复杂，但比下述的正弦波通电更易生成，并且具有能够抑制输出转矩脉动的特点。此外，为了进一步抑制转矩脉动，也有不采用单纯的矩形（方形）而改变形状的通电波形。这种波形有时也被称为“梯形波通电”等其他名称。正弦波通电呈正弦波形状。有时被称为“180度通电”，但可能与180度矩形波（本文未详述）混淆，因此需要确认。这种通电波形的控制电路更为复杂，但电流波形为正弦波，理论上可以消除转矩脉动。这里介绍一下可称为通电波形生成基础技术的PWM控制。PWM控制称为“脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation）”，是调节施加电压的方法之一。通过调节规定时间内高边和低边功率晶体管的导通和关断比率，将期望比例的电源电压作为平均电压施加到线圈上。例如，规定时间设为50us，其中40us为高边导通，10us为低边导通，则平均电压为80%。此外，高边和低边功率晶体管的导通和关断工作有多种类型。有根据比率使高低边互补导通的方式（一方导通则另一方关断，但需设置死区时间），有仅导通和关断高边而低边保持关断的方式，以及相反的高边保持关断而仅导通和关断低边的。关于这些控制的特点，请参阅本文所在的“Sugiken老师的电机图书馆”内的另一篇文章“电机相关术语集”中对“互补PWM”、“单边PWM”、“死区时间”等术语的详细解说。使用这种控制方法，可以在120度通电方式下调整施加电压的大小。另外，若在360度的区间内使比率呈正弦波规律变化，就可以实现正弦波通电（这也是正弦波通电的控制电路更为复杂的原因之一）。上述正弦波通电的波形呈正弦波形状，但正弦波通电还有其他的通电波形。下图所示的双相调制正弦波，是大多数正弦波通电规格的电机驱动器IC所采用的波形。图中展示了施加到无刷电机U相和V相线圈的电压波形，以及U-V相之间（线间）的电压波形。双相调制正弦波虽然每相的电压不是正弦波，但线电压为正弦波。与常规正弦波（纯正弦波）相比，其特点是通过PWM控制使功率晶体管的开关范围较窄（降低开关损耗），并且可以增大线间电压的振幅（提高电压利用率）。对于正弦波通电，波形的分割数（分辨率）也是一项规格指标。这里的分割数是指360度内波形变化的次数（见下图）。分割数越多，正弦波形越平滑，但控制电路也越复杂。此外，即使分割数很多，也无法生成超出前述PWM控制的每个脉冲所能实现的施加电压比率的性能波形。控制器（位置检测和控制功能）用于无刷电机的控制器，因转子位置检测方法、指令规格以及内置控制功能等的不同而存在多种类型。本节将对以下项目进行介绍。位置检测通常，控制器通过确定（考虑）转子位置来生成通电波形。该转子位置的检测主要有两种方法，一种是使用霍尔元件，另一种是检测感应电压。后者由于不使用直接的位置检测传感器，因此被称为“无传感器”。关于霍尔元件的工作，请参阅前述“电机相关术语集”中的“霍尔元件和霍尔IC”词条。关于通过感应电压确定转子位置，请参阅本文所在的“Sugiken老师的电机图书馆”中的另一篇文章“电机疑问解答专区”的“为什么可以通过感应电压知道转子的位置”一文。由于该规格的差异，控制器的信号输入引脚的数量会发生变化。下图是引脚的示意图。使用霍尔元件的控制器有6个或3个输入引脚，无传感器控制器则没有用于输入霍尔元件信号的引脚（有时会设有用于输入电机线圈电压的引脚作为替代）。使用霍尔元件的控制器之所以有两种，是因为使用了霍尔元件的电子元器件有两种不同的类型。这里，我们将其中一种称为“霍尔元件（作为电子元件的名称）”，另一种称为“霍尔IC”。霍尔元件是一种将作为磁检测元件的霍尔元件的输入输出直接当作4个引脚进行连接的电子元件。在下图的①和③引脚间施加电压使电流流过时，根据穿过IC的磁通量，在②和④引脚上会出现如图所示的电压。通常，在采用霍尔元件的控制器中，会将这两个引脚的电压差作为磁通量检测结果使用。因此，这种规格的控制器为U、V、W各相均准备了P和N两个输入引脚（见上图）。霍尔IC是将作为磁检测元件的霍尔元件的输出电压，通过IC内部电路进行信号处理，使其输出High和Low两种电位的电子器件。由于输出信号只有1个，因此采用霍尔IC规格的控制器的信号输入引脚为3个。（霍尔元件和霍尔IC等名称仅为示例，引脚名称也可能采用数字或+/-，如H1+、H1-或H1、H2等）使用霍尔元件（电子元件）规格的控制器，有时也支持使用霍尔IC。此时，在空着的输入引脚上输入基准电压（例如，如果向HUP输入High电压5V、Low电压0V的霍尔IC信号，则向HUN输入2.5V等）。但是，控制器引脚对输入电压范围是有规定的，因此使用时需要进行确认。另外，在采用霍尔元件的控制器中，也存在仅使用1个或2个霍尔元件的规格型号。在无传感器方式中，通过检测感应电压的相位来确定转子位置（虽然还存在其他无传感器方法，但本文仅对感应电压检测进行说明）。感应电压可以在电机处于旋转状态且目标线圈没有电流流过时，作为线圈引脚的电压被检测到。因此，如果线圈引脚本来就已经连接到电机驱动器，则无需其他的信号输入引脚。对于采用检测感应电压方式的无传感器控制器，需要确认以下两种情况的规格：电机未旋转时的应对策略（未产生感应电压时的应对），以及为了检测感应电压必须使线圈电流为零的应对策略。特别是前者的电机旋转启动方法和后者的正弦波通电时的通电波形均因控制器不同而有所差异，因此需要根据应用需求选择更合适的控制器。另外，在正弦波通电的控制器中，有时会标注名为“全正弦波”等的通电方式。这一表述是指相较于因检测感应电压而导致正弦波波形畸变的无传感器电机驱动器（控制器），这种控制器的通电波形能够保持正弦波形状而不产生畸变。指令控制器接收的指令信号包括输出电压大小、转速等调整值的指令。该指令信号主要有3种规格，分别是模拟电压、使用脉冲的High/Low比率（Duty）指令的脉冲信号和使用频率（周期）指令的脉冲信号。以下对各个信号分别进行介绍。・模拟电压指令控制器接收电压值作为指令。通常会设定指令电压值的上限值和下限值，通过该设定值与指令电压值的相对比较来决定指令信息。例如，上限值为5V、下限值为1V的规格情况下，将1V以下的指令视为0，5V以上的指令视为100（%），其间的值按比例决定。这种情况下，输入3V则为50（%），输入4V则为75（%）等。如果这是输出电压大小的指令，那么通常驱动电路会在输入3V时输出50%的电压，输入4V时输出75%的电压。如果是转速指令，则需要确认控制器等的产品规格书中记载的指令值与转速关系的特性数据（图表等）后再使用。・Duty脉冲指令接收Duty脉冲作为指令。这里的Duty脉冲是指在下图所示的一定频率的脉冲信号中，High所占比例发生变化（High与Low的比率发生变化）的信号，该比率即为指令。识别信号High和Low的电压电平（阈值）以及可输入频率的范围需确认所使用的控制器的产品规格书等。如果这是输出电压大小的指令，那么通常指令的比率会直接反映出来。如果是转速指令，则需要确认控制器的产品规格书中记载的指令值与转速关系的特性数据（图表等）后再使用。・频率脉冲指令接收频率脉冲作为指令。这里的频率脉冲是指在下图所示的脉冲信号中频率发生变化的信号，其频率即为指令。有时会将该频率转换为0到100的指令，用作输出电压大小或转速指令，但通常的控制方式是直接将此频率脉冲指令与电机的转速信息脉冲进行比较。具体来说，是将控制器生成的电机转速信息信号（频率根据电机转速变化的信号，由霍尔元件信号等生成）与指令信号的频率（周期）进行比较，控制电机转速使其与指令信号频率一致的方式。要掌握指令信号频率与实际电机转速的关系，需要确认控制器的产品规格书和电机的规格（极数等）。除了这些之外，有时也使用数据通信作为指令。控制功能本节简单介绍一下控制器中配备的各种控制和功能。・转速信息输出在装有电机的设备中，有些会利用电机的转速信息来实现电机控制。对于这类设备，控制器会输出名为“FG（Frequency Generator）”的信号作为转速信息。FG信号是一种频率（周期）随电机转速而变化的信号。控制器通常输出采用单个霍尔元件信号（见下图）生成的信号（例1）或输出对三个信号进行处理后的信号（例2），也有些控制器可以在两者之间进行选择。以此方式生成的FG信号，电机每旋转一周的脉冲数会因其极数不同而不同。对于4极电机，每旋转一周的脉冲数为2个或6个脉冲；而对于8极电机，则为4个或12个脉冲。如果电机的配套设备所能应对的电机每旋转一周的脉冲数是固定的，那么要使用极数与此不匹配的电机，就需要设法改变FG信号的频率。有些控制器还具备该信号频率的转换功能。・保护功能控制器具有保护电机驱动器和电机的功能。下表列举了几种保护功能的示例。这些功能用于检测需要保护的状态或异常状态，并执行关断功率晶体管等工作。保护功能名称有时会有不同的叫法，因此不能仅凭名称来判断，还需要了解其内容。保护功能内容主要工作电流限制（抑制）限制（抑制）流过晶体管和线圈的电流调整输出电压过电流限制流过晶体管和线圈的最大电流关断功率晶体管，在一定时间或PWM周期后恢复过热限制电子元器件的温度关断功率晶体管，复位控制器部分动作，待温度下降后恢复低电压监测电压是否低于电路的工作电压关断控制器或栅极驱动器动作，电压上升后恢复过电压监测电压是否超出电路的使用范围关断功率晶体管，电压下降后恢复堵转（锁定）监测电机是否处于停转状态关断功率晶体管超速监测电机是否超过规定转速关断功率晶体管，转速下降后恢复霍尔异常监视霍尔信号是否有异常关断功率晶体管外部输入接收来自外部（其他电路）的工作停止信号关闭控制器的工作，并关断功率晶体管・旋转方向切换在保持转子位置检测用霍尔元件的安装位置固定（不变）的情况下，改变电机旋转方向的功能。即使输入给控制器的霍尔元件信息（N极和S极）相同，只要切换旋转方向的设置，线圈产生的电磁铁的磁极就会发生变化，从而使电机产生反向转矩。这里虽以霍尔元件规格的工作为例进行说明，但无传感器控制器中也有该功能。另外，实际电机是顺时针旋转还是逆时针旋转，取决于线圈和电机驱动器的连接方式以及霍尔元件的安装位置。・超前角控制无刷电机通过持续在与转子位置对应的合适角度产生旋转磁场（由电磁铁产生的磁场），以获得更大转矩。如果这个角度存在偏差，即使电磁铁大小相同，所能获得的转矩也会降低。这意味着输出功率相对于输入功率的下降，从而导致效率降低。因此，控制器通过确定转子位置来调整施加在线圈上的电压时序。但是，在实际使电机转动时，由于电枢反应和线圈电感，会产生电流延迟。补偿这种影响的功能就是超前角控制。由于该控制会使时序从初始的通电时序向比相位更超前的方向变化，因此被称为“超前角”（使角度提前）。这种因电枢反应和电感引起的电流延迟，会随电磁铁磁力的大小和电机转速的不同而变化，因此通电时序的提前量也需要相应进行调整。关于调整的规格，有多种方法。一种是控制器从外部接收超前角值指令的方法（直接指令）。此外，还有控制器利用转速、电压指令和电流大小等物理量来决定超前角值的方法（比例调整）。由于相对于物理量的更优超前角值因电机而异，因此有些控制器支持比例系数的设定。另外，比例的形式除了简单的线性比例外，也有从某个值开始改变比例系数，或进行二次比例的情况。还有一些控制器无需这些繁琐操作，能自动进行超前角调整（自动调整）。要实现这种方法，需要检测电流相位。・速度控制至此，我们主要介绍了电机驱动器（控制器）接收输出电压指令，并向电机线圈施加指定电压的工作原理。另外，前文也提到通过输出FG信号（转速信息信号），使电机的配套设备能够实现转速调节，但部分电机驱动器的控制器内置了该转速调节功能。此类控制器接收转速指令后，会与电机的转速信息进行比较，并自动调节输出电压。需要注意的是指令转速可能存在上限值和下限值。・待机控制器在电机停转时仍保持电路运转，以便接收指令并启动控制工作。此时，电路中仍有电流流过，消耗电力。为了降低这种待机时的功耗，有些控制器具有停止部分电路工作的功能。该功能被称为“待机功能”、“降低待机功耗模式”或“节能功能”等。・软启动当电机驱动器的工作及电机处于停止状态时，如果接收到高电压指令（如100%输出电压指令等），高电压施加到线圈上会导致电流急剧开始流动。该电流的增加若引发过大转矩，可能会产生噪声和剧烈振动。防止这种情况发生的正是软启动。软启动是在电机启动阶段抑制电流急剧上升，使其逐渐增大的功能。・短路制动短路制动是指在电机旋转期间将线圈短路（电气连接），使生成负转矩的电流流过的状态。该功能通过导通所有高边功率晶体管或所有低边功率晶体管来使线圈短路。通常，与将所有功率晶体管关断以停止电机驱动相比，短路制动能使电机更快停止旋转。下图展示了转子位于图示位置的瞬间，线圈中流过的电流、电磁铁以及生成转矩的方向。当所有低边功率晶体管导通时，会流过与正常驱动方向相反的电流，电磁铁的极性也反转，从而生成负转矩（转子停止旋转方向上的转矩）。另外，关于短路制动的更多信息，请参阅前述“电机相关术语集”中的“短路制动”词条。至此我们介绍了与控制器相关的规格和功能。实际使用的控制器通常会配备上述部分规格和功能。在转动电机时，需要从这些控制器中选择符合应用需求的型号。功率晶体管在电机中，功率晶体管用于向线圈施加电压并流过电流。因此，其指标包括可施加的电压、可流过的电流、流过电流时的损耗以及导通和关断的开关速度（SW速度）。下图是电机中常用的功率晶体管的种类和特点。双极型（双极结型晶体管）是一种通过使基极流过电流来实现导通状态的电流驱动型晶体管。导通状态下的损耗包括VCE（集电极-发射极间的电压）乘以集电极电流所得的功率和基极电流的功率。这是历史悠久的基础型晶体管，但由于无法进行高速开关，故不适用于PWM控制，近年来此类晶体管已经很少被电机应用采用。MOSFET是通过给栅极施加电压来实现导通的电压驱动型晶体管。其损耗为导通电阻（RON）乘以漏极电流的平方所得的功耗。该晶体管的优点是无需持续向栅极提供电流且开关速度快，缺点是当漏极电流增大时，损耗会呈平方级增长。IGBT是一种兼具双极晶体管和MOSFET优点的晶体管。由于是电压驱动，栅极电流消耗较低，损耗仅与电流的一次方成正比。缺点是开关速度中等。近年来，以RON×电流与VCE的大小关系为分界点，在小电流应用中多采用MOSFET，而大电流应用中则多选用IGBT。接下来，我们以MOSFET为例说明电机中功率晶体管的结构。MOSFET有两种规格，分别被称为“N沟道（N型）”和“P沟道（P型）”。这两者在原理上的区别可以说是在于电流通过电子流动还是通过空穴（Hole）流动。由于这一差异，N沟道MOSFET的规格是相对于源极引脚（S），向栅极引脚（G）施加高于阈值的电压来使MOSFET导通；而P沟道MOSFET的规格是相对于源极引脚，向栅极引脚施加低于阈值的电压来使其导通。另外，如果要使N型和P型具有相同大小的载流特性，通常N型可做到比P型更小的尺寸。这也受是使用电子还是空穴的影响。在无刷电机的电机驱动器中，低边MOSFET通常采用N型。原因是低边MOSFET的源极电位是Gnd（接地）电位，生成栅极指令电压相对容易，并且如上所述，N型比P型尺寸更小。高边MOSFET既有采用N型的也有采用P型的。两者都会使用的原因是若使用N型，可以与低边MOSFET的特性保持一致（也能实现更小尺寸），但维持导通需要高于功率晶体管所连接电源（V）的电压；而若使用P型则无需高于电源（V）的电压，但相对于N型的尺寸更大（或者特性会改变）。从外部供给电机驱动器电路的电源，通常以功率晶体管所连接的电源电压为更高。因此，是否需要该电压以上的电压便成为关键选择之一。另外，施加在电机线圈上的电压及电流会因电机的配套设备和电机的特性而有所不同，因此需要选择能够满足电机所需电压和电流规格的功率晶体管。栅极驱动器栅极驱动器是将来自控制器的指令信号传递给功率晶体管的电子元器件。下图是高低边均为N沟道MOSFET时的信号示例。控制器输出Low为0V、High为5V的指令信号。仅凭此信号无法直接导通和关断高低边MOSFET。如前文所述，N沟道MOSFET需要相对于源极施加阈值以上的电压，而高边MOSFET的源极电压有时会达到电源电压（下图中的VM）。在下图中，栅极驱动器将低边指令信号的振幅提升至VCC。该VCC需设定为远高于MOSFET阈值的电压。此外，使高边MOSFET导通的电压需达到VM＋VCC。通常，栅极驱动器的输出能力，即其能提供和吸收的电流量，比控制器的输出能力要大。这是因为MOSFET的导通和关断需要一定的电流（该电流量不足时，MOSFET的开关速度可能会受到限制）。综上所述，栅极驱动器的作用包括调整指令信号的振幅、调节成与电源电压（VM）相匹配的电位以及提升最大电流量。此外，如果高边是P沟道MOSFET，还会进行极性的反转。下面展示了实现上述工作的电路结构示意图。N沟道-N沟道型（N-N）的低边指令信号通过缓冲电路输出（这里的缓冲电路是指调整信号大小（振幅）和电流供应能力的电路）。高边的指令信号则先经由信号传输电路进行信号电平调整后，再通过缓冲电路输出。此时的电压也会使用高于VM的电压。P沟道-N沟道型（P-N）的低边与N-N型相同。高边的结构示例如图所示，导通的指令会使缓冲电路后的晶体管导通。通过这一工作，高边MOSFET的栅极电压降低，从而实现导通。由此可见，根据功率晶体管是N-N型还是P-N型，栅极驱动器的电路结构也会有所不同。在N-N型电路中，需要比VM（功率晶体管高边的电源）更高的电压。该电压通常由电机驱动器内部的升压电路生成。此升压电路主要有以下两种类型。一种是被称为“电荷泵”的电路。通过使VCP1引脚的电压在0和VM电压之间交替重复的工作，对电容器C2充电。通过这一工作，VCP引脚的电压将达到VM＋VCC（不包括二极管的电压降），从而可作为升压电压使用。另一种是自举电路。当低边功率晶体管导通且VS引脚电压接近0（Gnd电位）时，电容器C1会被充电。通过这一工作，使VB引脚相对于VS保持VCC的电位差，从而可作为升压电压使用。关于这两种电路的工作和特点，请参阅本文所在的“Sugiken老师的电机图书馆”内的另一篇文章“Sugiken老师的电机驱动器课”的“第12集　电路的深度知识　＜升压电路＞”。用途和特点无刷电机被安装于各类设备中，并广泛应用于多种领域。例如，仅以部分家电和消费电子为例，电机就被应用于风扇、压缩机、洗衣机的滚筒、复印机的多棱镜和送纸器、电脑的驱动（硬盘和光驱）、吸尘器的吸力装置等场景中。当使这些设备运转时，它们各自都有其特点和要求（限制）事项（或者非要求事项）。例如，风扇要求以恒定速度旋转，但对旋转波动和转速精度的要求并不严格。对旋转波动和转速精度有严格要求的是驱动与设备性能直接相关的部件（如多棱镜、送纸器和驱动器等）旋转的电机。压缩机要求无传感器控制，而吸尘器则需要较高转速。如果试图用一种电机驱动器来应对具有各种特点和要求（限制）的电机，可能导致性能过剩或者功能冲突。因此，电机驱动器有针对风扇或多棱镜等应用特点而设计的产品，具备与之相匹配的性能。另外，输入至电机的功率电源（连接功率晶体管的电源）主要有两种类型：一种是将商用电源（AC100V或AC200V）整流后得到的直流电压，另一种是比该电压更低的直流电源。前者为DC140V或DC280V，有时被称为“高压（高电压）”；后者为DC24V、DC12V或DC5V等，有时被称为“低压（低电压）”。为了表明能够适配这些电压范围，有时会用“高压驱动器”或“低压驱动器”等用以表示电机驱动器额定电压范围的名称。电机驱动器示例本节我们将介绍ROHM官网产品信息页面中几款电机驱动器IC的规格、特点和主要应用领域。・三霍尔低电压120度矩形波BD63006MUV是一款全集成电机驱动器IC，推荐电压为8V～24V，可输出1.5A的电流。采用三个霍尔元件检测转子位置，通电波形为120度矩形波。可以通过施加Duty脉冲指令来调节输出电压。内置N-N型功率晶体管，通过电荷泵生成电压。配备有节能电路、旋转方向切换、短路制动功能和各种保护功能，主要适用于OA设备及普通消费电子产品中安装的电机。单霍尔低电压正弦波BD63251MUV是一款预驱动器（控制器+栅极驱动器），推荐电压为5.5V～15V，需搭配P-N型功率晶体管使用。采用单个霍尔元件检测转子位置，通电波形为正弦波。可以选择施加模拟电压指令或Duty脉冲指令的任意一种来调节输出电压指令（给功率晶体管的信号）。由于是P-N型，因此没有升压电路。配备有自动超前角控制、固定超前角调节、软启动功能、旋转方向切换和各种保护功能，主要适用于服务器和电脑散热风扇中安装的电机。无传感器中电压正弦波BD64070MUV是一款预驱动器，推荐电压为28V～77V，需搭配N-N型功率晶体管使用。通过感应电压的过零点（电压极性发生变化的点）检测转子位置，通电波形为正弦波（为检测感应电压，正弦波波形中有部分为断电区间）。内置速度控制（反馈）电路，可通过施加频率脉冲指令将转速调节至任意值。由于是N-N型，因此通过电荷泵生成电压。配备有死区时间设置功能、节能功能、旋转方向切换、短路制动功能和各种保护功能。主要适用于风扇和普通消费电子产品中安装的电机。无传感器低电压正弦波BD63242EFV是一款全集成电机驱动器IC，推荐电压为5V～16V，可输出1.0A的电流。通过感应电压的过零点（电压极性发生变化的点）检测转子位置，通电波形为正弦波（为检测感应电压，正弦波波形中有部分为断电区间）。可以选择施加模拟电压指令或Duty脉冲指令的任意一种来调节输出电压。内置P-N型功率晶体管，没有升压电路。配备有旋转方向切换和各种保护功能。主要适用于冰箱风扇和普通消费电子产品中安装的电机。三霍尔正弦波BD62018BFS是一款控制器IC，推荐电压为10V～18V，需搭配支持N-N型的栅极驱动器和功率晶体管使用。推荐电压为控制器IC电源电压，因此不限制栅极驱动器和功率晶体管的电压。采用三个霍尔元件检测转子位置，通电波形为正弦波。可以通过模拟电压指令来调节输出电压。控制器IC输出的功率晶体管通断指令信号，其极性是预设为N-N结构设计的。配备有超前角调节功能、旋转方向切换和各种保护功能。主要适用于风扇、泵类和家电产品中安装的电机。高压栅极驱动器和功率晶体管（IPM）BM6242FS是一款IPM（智能功率模块），推荐电压为400V以下，可输出1.5A的电流，需搭配控制器IC使用。内置N-N型功率晶体管，通过自举电路生成电压。配备有各种保护功能和显示保护工作状态的信号输出功能。主要适用于风扇、泵类和家电产品中安装的电机。三霍尔高电压正弦波BM6249FS是一款全集成电机驱动器IC，推荐电压为400V以下，可输出2.5A的电流。采用三个霍尔元件检测转子位置，通电波 形为正弦波。可以通过施加模拟电压指令来调节输出电压。内置N-N型功率晶体管，通过自举电路生成电压。配备有超前角调节功能、旋转方向切换、各种保护功能和显示保护工作状态的信号输出功能。主要适用于风扇、泵类和家电产品中安装的电机。最后以上就是“什么是无刷电机驱动器”的介绍。无刷电机驱动器不仅在额定电压和额定电流等常规规格上存在差异，在转子位置检测方式、通电波形以及控制功能方面也有多种不同的类型。在选择电机驱动器时，需要从中筛选出符合应用需求和应用场景的产品，为此，了解所安装的电机和设备的知识以及电机驱动器的知识至关重要。
关键词：
发布时间：2026-08-20 11:34 阅读量：545 继续阅读>>
<span style='color:red'>ROHM</span>课堂丨什么是Δ-Y变换（Y-Δ变换）
行业新闻

ROHM课堂丨什么是Δ-Y变换（Y-Δ变换）

Δ-Y变换（或Y-Δ变换）是一种可以简化包括三相电路在内的复杂电阻和阻抗网络，并实现顺畅分析的基础技术。顾名思义，通过三角形（德尔塔，Δ）接法与星形（Y）接法的等效互换，使得Δ-Y变换（或Y-Δ变换）能够更简单地进行串并联组合及电压电流计算。三相交流电主要广泛应用于工业设备和商用设备领域，根据负载侧电路采用Δ接法或Y接法的不同，其电压和电流的处理方式存在显著差异。掌握Δ-Y变换（Y-Δ变换）的基础知识，对于在负载设计和故障排查中“轻松把握端子间的等效电阻”、“梳理不平衡负载”等需求大有裨益。Δ-Y变换（Y-Δ变换）基础节点标注和典型电路图典型标注示例大多情况下，三角形（Δ形电路）的顶点标注为A、B、C。这是因为按字母顺序排列会便于理解且不易混淆。节点数量的差异Δ形电路由A–B–C共3个节点构成。Y形电路除A-B-C外还包括中心节点O，由4个节点构成。有时也会采用连接至一个节点（如接地等）的绘制方法。Δ形电路和Y形电路的结构Δ形电路（Delta电路）设三个端子分别为A、B、C，各边（R1：A–B、R2：B–C、R3：C–A）上存在电阻或阻抗，构成三角形电路。Y形电路（星形电路）设一个中心点O，从中心点分别向端子A、B、C延伸支路（Ra：O-A、Rb：O-B、Rc：O-C），形成星形结构。无论是哪种结构，都经常涉及到三相负载和电阻网络分析。注意事项如果将电阻R1定义为A-B之间的元件，那么也需要在电路图中将R1WE置于A-B之间，以确保文档与图纸的一致性。即使将电路旋转或翻转，只要节点连接未被破坏，仍视为等效电路。由于节点会随电路方向发生变化，因此节点间的最终连接是否正确至关重要。Δ→Y变换与Y→Δ变换的基本公式ΔΔ→Y变换Ra=R1 R3R1+R2+R3, Rb=R1 R2R1+R2+R3, Rc=R2 R3R1+R2+R3　　Y→Δ变换　　R1=Ra+Rb+Ra RbRc, R2=Rb+Rc+Rb RcRa, R3=Rc+Ra+Rc RaRb这些公式可根据“变换前后端子A-B、B-C、C-A各自的等效电阻保持相同”的条件推导得出。关键在于，即使使用阻抗替代电阻，其形式依然保持不变。通过具体实例了解Δ-Y变换（Y-Δ变换）Δ→Y变换示例设Δ形电路的电阻为Δ-Y变换（Y-Δ变换）公式推导过程Δ-Y变换中串联电阻和并联电阻的识别不平衡负载状态下，各相的电阻或电抗不同，可能导致线电流和相电压出现不平衡现象。通过Δ-Y变换适当整合这种电路，便于量化不平衡程度，有利于在故障排查中发现电路设计缺陷和电流偏移等问题。阻抗（复数）的Δ-Y变换（Y-Δ变换）总结Δ-Y变换（Y-Δ变换）是三相电路及电阻网络的基础技术通过将三角形连接（Δ）的三个电阻（阻抗）转换为星形连接（Y），或相反的转换，可在保持端子间等效电阻的同时简化电路。其公式无论对电阻（R）还是阻抗（Z）均可通过相同的形式适用在三相交流电路中，由于经常出现电抗，通常采用复数表示方式。可将公式中的R直接改为Z。无论对平衡负载还是不平衡负载，皆可轻松应用在三相交流电路中，区分使用线电压VL和相电压Vϕ，对于负载不平衡时的故障分析至关重要。在实际应用中，与电机的星-三角启动和三相变压器接线方式的关联很重要启动时Y形连接、稳态运行时切换为Δ形连接的三相电机，正是巧妙运用Δ-Y电路的电压电流差异的典型范例。与其他电路分析方法（如叠加定理）结合适用，其作用更大通过梳理多电源的影响，并运用Δ-Y变换简化部分电路，可使复杂的系统分析变得更加顺畅。当企业的技术人员在进行电源设计或设备维修等涉及三相交流电的作业时，若已经掌握Δ-Y变换的基础知识，分析效率将会显著提高。无论是平衡负载还是不平衡负载，均可准确捕捉电路端子间的等效变换关系。
关键词：
发布时间：2026-08-14 11:00 阅读量：581 继续阅读>>

跳转至

/ 17

热门分类
半导体 电路保护 机电产品 嵌入式解决方案 连接器，互连器件 传感器，变送器 光电元件 开发套件 测试与测量 电源 风扇，热管理 盒子，外壳，机架 电缆，电线 无源元件 其它
  • 一周热料
  • 紧缺物料秒杀
型号 品牌 询价
BD71847AMWV-E2 ROHM Semiconductor
MC33074DR2G onsemi
CDZVT2R20B ROHM Semiconductor
TL431ACLPR Texas Instruments
RB751G-40T2R ROHM Semiconductor
型号 品牌 抢购
BP3621 ROHM Semiconductor
IPZ40N04S5L4R8ATMA1 Infineon Technologies
BU33JA2MNVX-CTL ROHM Semiconductor
ESR03EZPJ151 ROHM Semiconductor
TPS63050YFFR Texas Instruments
STM32F429IGT6 STMicroelectronics
热门标签
ROHM
Aavid
Averlogic
开发板
SUSUMU
NXP
PCB
传感器
半导体
原厂授权品牌
更多授权品牌>>
资讯排行榜
  • 周排行榜
  • 月排行榜

关于我们
AMEYA360商城(www.ameya360.com)上线于2011年，现有超过3500家优质供应商，收录600万种产品型号数据，100多万种元器件库存可供选购，产品覆盖MCU+存储器+电源芯 片+IGBT+MOS管+运放+射频蓝牙+传感器+电阻电容电感+连接器等多个领域,平台主营业务涵盖电子元器件现货销售、BOM配单及提供产品配套资料等，为广大客户提供一站式购销服务。

请输入下方图片中的验证码：

验证码