電動機驅動與控制用半導體技術
王季秩 （上海微電機研究所）
（摘要）長期以來，電動機驅動與控制所用電器和電真空器件，具有體積大、重量重、功耗大、運行可靠性差、維修儲存運輸較復雜等缺點。隨著電子學、計算機及電機等學科的發展，利用半導體元器件，電機工程就能與電子工程緊密相結合。文中從電動機應用角度，介紹半導體元器件特別是專用集成電路的概況，以便對微特電機實行組件化、系統化有較全面的認識。
（敘詞）電動機，驅動，控制，半導體元器件，應用
機電一體化技術已被現代工農業、商業、日常生活和國防等領域廣泛應用。隨著電子與計算機等技術的發展，半導體技術和器件產生了極大的變化。近來，半導體元器件更新十分頻繁，周期大大縮短。同時，半導體技術已與電動機驅動和控制的技術緊緊連在一起（圖1）。為了深入了解半導體元器件，必須將半導體元器件和電動機的應用結合起來考慮。
1 電動機驅動與控制
電動機驅動與控制是當前學術界的熱門話題，其范圍十分廣闊。從圖1系統框圖可知，電動機的電路可大致劃分為控制與驅動兩部分。電動機的驅動電路是控制系統的能量傳遞部分。它將電能道過半導體元器件組成開關或模擬電路，直接輸給電動機線圈。經過電動機內部電磁作用產生電磁力矩，帶動負載運動。電動機的控制電路是實現電動機各種控制功能的電路。控制功能不僅要滿足用戶對系統的不同要求，還要實現電動機正常工作和最合理的應用所必要的保證。上述驅動控制的電路是不能用圖1系統框圖所能全部表示的，因為實際系統中還包括電源、保護、顯示和操作等部分。上面談的只是硬件部分，軟件部分本文從略。
2 電動機用半導體元器件
常用半導體元器件有
2.1 集成電路
在電動機中應用集成電路歷史較長。60年代電動機只能用簡單集成電路。例如， 式錄音機用電動機的穩速集成塊便是一種。它可省去速度反饋部分，利用反電勢傳感 度信號，通過橋路平衡原理，實現電動機的穩速運行。經30年的發展，音響、視聽、辦公自動化、工廠自動化和計算機外設等電 子裝備用電動機實現半導體化和集成化。電 動機本身也以系統面貌出現。這就是說，’電動機不單是電磁作用的電機部分，還包括驅動器和控制器在內的完整系統，組成一體。因此，集成電路對電動機的電子裝備的發展起著很大作用。
電動機用集成電路有多種分類方法。習慣上按功能可分為控制用和驅動用兩類。電動機用集成電路有通用集成塊(ic)和專用集成塊(asic)兩種。
控制用集成電路往往是根據控制功能而定的電路，它不隨電動機類型不同而變。例如，鎖相電路起系統的相位與頻率鎖定作用，既可用在直流電動機上，也可用在交流電動機上。近來，國外新型控制器具有更通用控制功能，集脈寬調制、鎖相、伺服、保護等功能于一體。
針對電動機的不同門類和功能，專用的控制集成塊(asic)發展很快。例如，彩色錄象機的主導軸和磁鼓用電動機、磁盤驅動器的磁盤和取數機構用電動機，均要用伺服控制器、鎖相控制器、頻率電壓轉換器、頻率相位比較器等，從早期多種集成塊組成控制系統變成單塊集成塊電路，并已成批生產。
驅動用集成電路均是功率型電路，即帶有功率晶體管的輸出部分。目前，輸出極限功率是50—60v、2—3a。若需要更大輸出功率的電路，應在驅動電路的輸出端接上大功率晶體管或功率模塊。驅動電路一般均是專用形式。
最近，單塊集成電路具有控制和驅動兩種綜合功能，使用方便、可靠，將為集成電路在電機領域的應用大大開拓。微特電機常用集成電路如附表所示附表微特電機常周集成電路及功率變換等。它有下列四種形式
2.2大功率晶休管
a．雙極型晶體管(bjt)；大功率晶體管在電動機驅動電路中主要是用作功率驅動、多相倒相、正反轉驅動以電動機驅動與控制用半導體技術
b．場效應晶體管(mosfet)、場效應晶閘管(mct)； |
