拆解一款电动新风口罩,顺藤摸瓜浅析一下电机驱动芯片

飞利浦电动新风口罩acm055,元器件是如何选型的?经拆解后发现,该产品使用了新唐的8位嵌入式mcu芯片n76e003aq20作为主控,圣邦微的sgm41562a充电ic和芯源的mp3414a同步升压芯片,内置了曙鹏科技295mah 3.8v锂电池;虽然风扇电机型号未知,但采用了晶致am2355n风扇电机驱动芯片。晶致am2355n是一颗三相无传感器直流风扇电机驱动芯片,通过pwm信号控制转速,支持锁定检测,过热关断,过电流保护和正反转控制,与单片机一起精准控制着电动口罩新风系统的工作。
图1、飞利浦电动新风口罩拆解图(图源:我爱音频网)
马达/电机驱动芯片原理根据各种类型的马达大不相同。马达/电机驱动芯片一般指集成有cmos控制电路和dmos功率器件的芯片,利用它可以与主控、马达和增量型编码器构成一个完整的运动控制系统。电机驱动芯片可以用来驱动直流电机、交流电机或继电器等感性负载。电机驱动芯片的应用范围十分广泛,包括驱动直流电机、步机电机、机器人舵机、电脑打印机与绘图仪等。
图2、不同马达及其驱动芯片原理
据了解,电机驱动芯片领域,长期由德州仪器、意法半导体、亚德诺、东芝、英飞凌、赛普拉斯、安森美、罗姆、埃戈罗、松下、恩智浦、微芯、迈来芯等国际原厂主导,国内芯片公司起步较晚,市场占有率尚低,但近年来涌现出晶致、普诚科技、宽诚、峰岹、兰科、矽塔科技、禹创半导体、禾润、中微爱芯、瑞盟、矽源特、数明、艾为、天德钰、菉华、圣邦微、灵动微、澎湃微、中科微、华之美半导体、智浦欣、芯朋微、思泰迪、必易微、巴丁微、富满、拓尔微、率能半导体、信路达、航林、瑞纳捷、灿瑞、芯进、国民技术等国产芯片原厂,这里面有卖单颗电机驱动芯片的,也有集成在mcu里的turnkey方案。
马达/电机在生活中随处可见,玩具、风扇、电吹风、榨汁机、咖啡机、吸尘器、筋膜枪、电动牙刷、电动工具、智能锁、智能手机、无人机、伺服器、风机、新能源汽车等,这些产品需要选择合适的马达/电机及其驱动芯片,这里给出一些到电机驱动芯片的选型参考。
1、晶致(amtek)
型号 驱动类型 封装 电压 电流
am7228s 单相 etssop14 2.5-16 1.2a
am7229s 单相 etssop14 2.5-16 1.2a
am3933 单相 dfn10 3x3 1.8-8 1.0a
am3929 单相 dfn8 2.5x2.5 1.8-8 0.8a
am1961 单相 htssop14 3.5-16 1.0a
am2355n 三相无感 dfn10 3x3 1.8-6 1.0a
am2825n 三相无感 qfn16 4x4 1.8-6 2.0a
am8931 三相无感 dfn14 5x4 3.3-15 1.0a
am8935 三相无感 dfn14 5x4 3.0-16 1.2a
2、矽塔科技(sytatek)
3、普诚(ptc)
型号 输入逻辑电压(v) 电源电压范围
(v) 最大电流
(ma) 引脚数量 封装
pt2432 0~5 6~15 1500 16 htssop
pt2502 0~5 6~24 - 28 ssop
pt2505 0~5 6~24 - 24 ssop
pt2511 0~5 7~28 1500 28,48 htssop,
qfn
pt2522 0~5 5~28 - 32 lqfp
pt2581 0~3.3 3.3 - 48 lqfp
pt2513 0~3.3 5~16 1000 16 htssop
4、宽诚(kcs)
5、兰科(lanke)
6、中微爱芯(i-core)
7、圣邦微(sgmicro)
8、安趋(i-driver)
9、巴丁微(bd micro)
10、峰岹(fortior)
以上10家芯片原厂的电机驱动芯片选型表,仅是九牛一毛。各类电机驱动电路的设计中,工程师还得做以下关键考虑:
1. 电机类型、转速和转向。对于单向的电机驱动,只要用一个大功率三极管或mos直接带动电机即可,当电机需要双向转动时,可以使用由4个功率元件组成的h桥电路,通过改变流入电机的电流方向从而改变电机转向。如果需要调速,可以使用三极管,mos等开关元件实现pwm(脉冲宽度调制)调速。(pwm控制通常配合桥式驱动电路实现直流电机调速,电机的转速与电机两端的电压成比例,而电机两端的电压与控制波形的占空比成正比,因此电机的速度与占空比成比例,占空比越大,电机转得越快,当占空比α=1 时,电机转速最大)
2. 设计适合的pwm调速的电机驱动电路,驱动芯片选型得注意以下性能指标:
1) 输出电流和耐压,它决定着电路能驱动多大功率的电机。
2) 效率,节省电源同时减少驱动电路的发热。可以从保证功率器件的开关工作状态和防止共态导通(在需要设计为h桥时)入手。
3) 对控制输入端的影响,是否使用隔离式驱动ic。
4) 对电源的影响。
5) 可靠性。在系统应用中,由于门极驱动连接着逻辑控制单元与功率变换单元,门极驱动芯片的稳定性对整个系统的可靠性起着至关重要的作用。
因此,不同的应用场合,采用不同的驱动方案是必要的。

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