在三相电机应用中集成带锂离子电池的无刷直流电机时的设计考量

随着主要用于延长运行时间的无刷电机和锂离子电池的引入，采用了电池给电机供电来驱动的设备产品市场正在快速增长。正在升级到这类新设备的传统市场应用实例包括：电池供电工具（电钻、电锯和鼓风机等）、小型电动车（电动自行车和轮椅等）、不间断电源，当然这只是一部分例子。这些新一代产品还需要经过升级的MOSFET 桥驱动器，以充分发挥其功能优势，同时减少与集成带有锂离子电池的无刷直流（BLDC）电机相关的问题。
在三相电机应用中集成带锂离子电池的无刷直流电机时的设计考量


引言
随着主要用于延长运行时间的无刷电机和锂离子电池的引入，采用了电池给电机供电来驱动的设备产品
市场正在快速增长。正在升级到这类新设备的传统市场应用实例包括：电池供电工具（电钻、电锯和鼓
风机等）、小型电动车（电动自行车和轮椅等）、不间断电源，当然这只是一部分例子。这些新一代产
品还需要经过升级的 MOSFET 桥驱动器，以充分发挥其功能优势，同时减少与集成带有锂离子电池的无
刷直流（BLDC）电机相关的问题。


升级到锂离子电池和无刷直流电机
锂离子电池的高能量密度是优于镍镉（Ni-Cd）、镍氢（Ni-MH）或铅酸电池等其他电池技术的一种显著
优势。通常情况下，锂离子电池拥有其他这些电池技术两到三倍的能量密度。能量密度越高意味着电池
组越小，可实现更轻、更小型化的手持工具。此外，也可以在不增加诸如电动自行车或轮椅应用中原有
电池组尺寸或重量的前提下实现更长的运行时间。

但是，锂离子电池增加的能量密度并非没有应用方面的问题。不像我们通常认为的电池那样，锂离子电
池不是电压源。锂离子电池（100-500nH）明显的内部自感应可导致相当大的纹波电压，这是使用脉码
调制（PWM）来驱动电机所带来的后果。简单和显而易见的解决办法是在 MOSFET 桥两端增加足够的电
容，但是外壳空间限制或成本可能让人望而却步。

除了紧凑的空间，印刷电路板（PCB）外形的限制也是许多电池供电便携工具的重要问题。在这类应用的
一些情况中，只在电桥两端添加了最小的电容，会导致电桥上显著的电压纹波。在仅有最小桥电容同时
是重负载情况下，一个典型 18-20V 锂离子电池的电池谷纹波可低至 5V，最高峰值（hilltop）电压则可高
达 36V。另一个需要考虑的因素是例如堵转等在过载情况，电池电压可能下降到非常低的值。在这些例
子