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引言
隨著家電市場的不斷發(fā)展，更多智能化和自動化的電器進入了人們的生活，尤其是掃地機器人。在掃地機器人系統(tǒng)中，目前使用的電機驅動器有有刷和無刷兩種。由于對掃地機器人的使用壽命和效率要求變高，越來越多的客戶趨向于選擇無刷直流電機 (BLDC)。MCx8316x 器件是一款全集成的無刷直流電機驅動器（包括控制算法、柵極驅動器和 FET）。本應用手冊討論了如何將 MCx 器件用于掃地機器人系統(tǒng)中的吸塵電機、滾刷電機和拖布電機，并進行了市場分析。
掃地機器人
雖然掃地機器人的結構因不同供應商提供的功能而異，但其中的基本電機在市場上是通用的。無刷直流電機主要應用于吸塵電機、滾刷電機和拖布電機。與有刷電機相比，BLDC 可實現(xiàn)靜音操作且電機壽命更長，因此，一些客戶在帶有霍爾傳感器的掃地機器人的輪子中使用 BLDC。MCx 器件具有極富競爭力的控制算法。
MCx8316x 集成的控制算法以及豐富的控制功能，使得 MCx8316x 可以在不同的電機應用場景中游刃有余。
MCx8316x
這三款器件的工作電壓均為 4.5V 至 35V，絕對最大電壓為 40V，峰值電流為 8A。這些器件的封裝尺寸為
7mm x 5mm，高度為 1mm?？蛻艨筛鶕?jù)其實施電機驅動器的子系統(tǒng)選擇所需的器件。
MCT8316A 和 MCF8316A
MCT8316A 和 MCF8316A 是無代碼無傳感器 BLDC 電機驅動器。MCT8316A 提供無代碼無傳感器梯形控制解決方案，而 MCF8316A 提供無代碼無傳感器磁場定向控制 (FOC) 解決方案。MCF8316A 中的轉子位置通過 BEMF 觀測器進行估算，而 MCT8316A 中的轉子位置通過反電動勢過零進行測量。梯形解決方案通常適用于需要高速運行（電機頻率高達 3kHz）和快速啟動時間（小于 50ms）的客戶應用。FOC 解決方案適用于驅動速度受控型的客戶應用，可以降低電機換向產生的可聞噪聲。
MCT8316Z
MCT8316Z 提供了一個配有傳感器的單芯片、無代碼梯形解決方案。MCT8316Z 適用于需要高啟動扭矩和精確速度控制的客戶應用。
應用
對于掃地機器人，可將 MCx8316x 器件用于三個主要子系統(tǒng)：吸塵電機、滾刷電機和拖布電機。滾刷電機和拖布電機如圖 1 所示。吸塵電機位于掃地機器人內部，在機器人外部看不到。

圖 1. 掃地機器人

吸塵電機
掃地機器人的吸塵電機不斷移動并吸走地面的灰塵和碎屑，這意味著電機會遇到不同程度的污垢，并且必須在不同的地板類型（地毯、硬木或瓷磚）上吸起灰塵和碎屑。因此，強烈建議客戶使用 MCT8316A 和 MCF8316A。MCF8316A 和 MCT8316A 可以分別實現(xiàn) 1.5kHz（2 極電機為 90kRPM）和 3kHz（2 極電機為 180kRPM）的高速旋轉。更高的電機轉速將轉化為更強的吸力，可以更輕松地吸起較臟區(qū)域的灰塵和碎屑。
兩款器件都具有恒速功能，可以在遇到動態(tài)負載條件時保持恒速。例如，當掃地機器人從硬木地板移動到地毯時，吸塵電機可能會遇到負載變化的情況。由于器件具有恒速功能，掃地機器人從硬木地板移動到地毯時產生的更大阻力不會影響吸力。
可靠的電機啟動
MCF8316A 和 MCT8316A 器件具有相同的啟動特性。通過對齊或初始位置檢測 (IPD)，可以準確檢測電機的轉子位置，確?？煽康碾姍C啟動。
即時啟動
即時啟動功能可在掃地機器人反復打開和關閉時實現(xiàn)平滑的正向和反向同步。例如，掃地機器人在檢測到吸塵口被堵塞時可能需要停止電機然后重新啟動。
功率限制
MCF8316A 和 MCT8316A 具有功率限制功能，可防止電池出現(xiàn)電涌。此功能用于掃地機器人經(jīng)過較大的碎屑和污垢區(qū)域的場景。負載突然變化會導致電機消耗更多電能并產生尖峰。功率限制功能會設置功率閾值以避免發(fā)生尖峰。這延長了電池的使用壽命，從而使消費者不必更換器件。
自動死區(qū)時間補償
MCF8316A 器件的另一個關鍵特性是可以更大限度地降低可聞噪聲。集成的 FOC 算法通過產生平滑的相電流來優(yōu)化噪聲性能。圖 2 顯示了 MCF8316A 相電流波形。