让我们的电机运转：智能过压保护

在电机领域，由于过电压导致驱动级损坏是非常常见的事件。虽然不是过压故障的唯一原因，但电源泵送是迄今为止最普遍的。当来自电机的能量返回到电源时，会发生电源泵送，导致电源电压暂时升高。如果电压升高显着，则驱动级会出现过压应力，从而破坏或缩短驱动级的使用寿命。

通常，系统设计人员会设计具有足够工作电压裕量的给定驱动级，以安全地处理临时电压尖峰。例如，在设计有刷直流驱动级时，典型的经验法则是选择工作电压为电源电压 1.5 至 2 倍的驱动器。因此，对于 +24V 系统，您会选择额定为 +36V 至 +48V 运行的电机驱动器。这种方法效果很好，但有一个例外：您实际上是在过度设计驱动级以处理电压尖峰，这意味着您正在增加系统成本。根据您的运动曲线要求，可能需要也可能不需要驱动级的这种过度设计。

抗电压浪涌 (AVS) 技术是德州仪器 (TI) 推出的一种新型智能过电压保护技术，可从一开始就防止电源泵送现象发生。要了解 AVS 的工作原理，让我们稍微谈谈供应泵的性质。

当电机作为发电机将旋转动能传递回电源时，就会发生电源泵送。请记住，电动机和发电机是一体的;它只是您正在操作的状态的函数。这种将能量转移回电源的过程发生在快速减速期间。要降低速度，您可以降低施加的电压，但如果施加的电压小于电机的 BEMF，则电机将充当发电机，将电流泵回电源。

导致电源泵送的减速率介于制动(通过短路 BEMF 突然停止电机)和滑行(通过移除施加的电压并将 BEMF 与驱动级隔离来缓慢停止电机)之间。

AVS 过压保护通过限制电机的减速率来防止电源泵送，这样 BEMF 永远不会大于施加的电机电压。在减速过程中，AVS 自动计算并施加等于 BEMF 的电机电压，防止电源泵送。请记住，BEMF 电压在减速过程中动态变化，并且从一台电机到另一台电机变化很大。因此，确保施加的电机电压完全等于 BEMF 比听起来要复杂一些。AVS 还非常智能，可以将感应回弹能量短路到地，而不是在短路等故障事件期间将其倾倒到电源中，从而保护驱动器免受过压的影响。

不幸的是，没有免费的午餐，而且权衡是在消除供应泵送时，AVS 将电机的最大减速率限制为“滑行”减速率。这可能是也可能不是问题，具体取决于您的运动配置文件要求。对于大多数风扇和泵应用，这种折衷是完全可以接受的，并且可以实现非常具有成本效益的驱动级实施。

要查看 AVS 的运行情况，显示了DRV10983、+12/+24V 风扇和启用 AVS 和禁用 AVS 的小型泵驱动器的降速。DRV10983的最大工作电压为 +28V，在启用 AVS 的情况下，它可以安全地支持 +24V 应用。

DRV10983设备是一款带有集成功率MOSFET的三相无传感器电机驱动器，可提供高达2 a的连续驱动电流。该设备专为成本敏感、低噪声、低外部元件数量的应用而设计。DRV10983设备采用专有的无传感器控制方案，以提供连续的正弦驱动，从而显著降低了由于换向而产生的纯音。该设备的接口设计简单灵活。电机可以通过PWM、模拟或I2C输入直接控制。电机速度反馈可通过FG引脚或I2C实现。DRV10983设备具有集成降压调节器，可有效地将电源电压降至5或3.3 V，为内部和外部电路供电。该设备可在睡眠模式或待机模式下使用，以在电机不运行时节省电源。待机模式(3 mA)版本使调节器保持运行，睡眠模式(180μA)版本将其关闭。在使用调节器为外部微控制器供电的应用中，使用待机模式版本。