廣泛應用的電動機消耗的電能占所有電能的一半以上，嚴格的法規正在重新引起人們對其設計的關注。將控制器集成到許多電機應用中將提供一定程度的節能并有助于顯著降低工業運營成本。在選擇更高效的電機系統設計的組件時，功率處理，功耗和溫度規格是重要的考慮因素。

此外，性能和小型化方面的進步有助于增強集成解決方案，從而提高電機功率輸出并更有效地利用系統設計布局空間。為了加快開發過程，許多OEM更傾向于為電機驅動器，控制器，智能電機，軸承和齒輪提供一站式解決方案。選擇Bourns?組件可滿足低功耗，節省空間和成本效益的要求，滿足這一需求。

本文介紹了有關電機驅動設計的電流檢測電阻的信息，并介紹了一個完整的電機系統，其中包含用于電源，電路保護和控制面板調整的附加組件。

電機技術簡介

電機的基本用途是將電能轉換為機械能，并且有許多類型的電機可以實現這一目標。電機類型的一個主要區別是使用交流電（AC）或直流電（DC）。交流電機通過驅動器中的相數進一步區分。罩極，交流感應和通用電機通常使用單相交流驅動器。這些適用于電器，泵，風扇和固定電動工具。多相交流變頻器更適用于需要低成本，長壽命和高效率的交流多相感應鼠籠式電動機，適用于泵，風機，鼓風機，輸送機和壓縮機。多相交流電還用于更昂貴的交流同步電動機，它沒有滑差，可用于時鐘，音頻應用和工業設備。直流電動機通常提供簡單的速度控制或精確定位，但通常成本高于交流電動機。

到目前為止，最流行的類型是交流感應電機，與其他電機類型相比，它更具成本效益。不幸的是，感應電動機也是最低效的。將可變頻率驅動器添加到感應電動機設計允許通過調節所傳遞的功率來調節電動機的速度。變頻器可以具有有源前端，這在交流變頻器市場中具有相關性，新的重點在于降低無功功率以及由于能量成本的上升。有源前端將三相交流電源轉換為直流電源，采用IGBT技術控制直流電流。除了省電之外的優點還包括提高性能，減少轉矩脈動，電源再生，功率因數校正和消除諧波。

電機系統的各個部分

電機，電機驅動器和電機控制器單元通常是分開的，盡管客戶開始要求集成解決方案。這些單元中的每一個都具有系統內的獨特功能，如圖1所示。該驅動器產生波形信號的功率轉換，放大和排序。它提供電機與其控制器之間的接口。驅動器必須與控制器的電壓電平和功率電平以及電機的信號類型相匹配才能驅動它。離電機更遠一點，電機控制器接收電源電壓并向電機驅動器提供信號。

圖1：電機系統圖。

由于電機驅動的基本功能是作為電機和控制器之間的接口，因此驅動器必須準確地轉換控制器的輸入。電流檢測是用于該任務的常用方法。然后產生電壓信號，該電壓信號對應于在電路中的特定點處流動的電流。電流檢測用于從驅動器向控制器提供電流信息，并檢測可能出現的任何過電流或短路情況。對于5.5kW以下的電路，電流檢測電阻通常足以提供電流測量。然而，較高功率系統將主要使用電流傳感器或IGBT模塊，因為它們提供超過5.5kW的功率損耗和效率。

選擇電流檢測電阻

電流檢測電阻的選擇標準包括：

低電阻值，以最大限度地降低功耗

由于電流隨時間的高變化而導致的低電感

初始電阻值的嚴格公差

低溫度系數電阻（TCR）的精度

所有材料在溫度變化時都會遇到電阻率的獨特變化，因此TCR是電機的重要因素。高溫額定值對可靠性很重要。高峰值額定功率對于確保電阻器可以在短時間內處理高電流脈沖也很重要。

Bourns電機驅動解決方案

對于各種類型的電機和每個包含的單元，Bourns提供適合每個部分的電阻器。例如，在AC感應電動機驅動控制中，需要三相逆變器來控制電動機。作為閉環系統，通過使用傳感器（例如用于每相的霍爾效應傳感器）或電流感測電阻器來提供沒有傳感器的電流反饋，需要轉子反饋。對于中功率電機應用，離散分流電阻的功率損耗限制了它們的效率。作為分立電阻器的替代，使用絕緣柵雙極晶體管（IGBT）模塊。對于電流檢測，IGBT模塊具有集成的分流電阻，可提供精確的測量并且具有成本效益。金屬條Bourns SMD產品可提供額定功率高達3 W的功率。 Bourns的CRA系列，Bourns的PWR4412等露天分流器或Bourns的PWR4413用于使用電流檢測電阻的IGBT逆變器。另外，由二極管，電容器和外部電阻組成的緩沖電路用于限制IGBT開關過沖。厚膜無感電阻器的功率高達35 W，包括采用DPAK封裝的Bourns的PWR163和PWR263以及采用TO-220封裝的Bourns的PWR220T和PWR221T。

汽車，消費品，醫療和工業應用中使用的電機可能具有空間受限的要求。 Bourns擁有一系列電源和電流檢測電阻，可滿足設計人員的尺寸和功耗需求。諸如Bourns的CRA系列之類的電流檢測電阻具有更高的功率和最低的表面溫度。在某些情況下，需要并聯放置多個片式電阻器，以便將功率分配給具有較低功率容量的更多電阻器，而不是使用單個大電阻器。這使表面溫度保持低于使用單個電阻器。電路板的布局也會影響溫度分布和性能，Bourns現場應用工程師（FAE）可以在設計過程中提供指導。

實施電機驅動解決方案

客戶在電機驅動器設計中面臨的挑戰的一個例子是尋找表面貼裝元件來取代通孔電阻器。這些表面貼裝電流檢測電阻器還必須能夠處理高功率電平。在這種特殊情況下，Bourns的CRA2512電阻可用于提供從電阻到電路板的有效熱傳遞，因此能夠處理應用所需的功率。 CRA2512具有比其他競爭對手更高的功率處理能力，因為其終端上鍍有鎳錫。這提供了從電阻器到板的有效熱傳遞。客戶能夠實現表面貼裝設計，而無需增加電路板上的元件數量，從而在保持可靠性的同時實現成本和房地產目標。圖2顯示了如何將電阻器集成到電機驅動器設計中。

圖2：電機驅動示意圖。

電流檢測電阻只是電機系統Bourns技術的一個例子。在整個電機系統中，Bourns技術可提供滿足客戶需求的解決方案，如圖3所示。具有出色功率處理能力的功率電阻器，如Bourns的PWR2010，可提供小封裝尺寸。 Bourns在內部進行測試，并提供可用于測試客戶特定電力需求的設施。電位計用于控制單元的用戶界面，例如用于手動調節速度或扭矩。 Bourns能夠定制其電位計，以用于特定的系統規格，如軸長，襯套和許多其他功能。 Bourns還提供大量磁性元件，其電感器具有高額定功率且具有成本效益。這些部件通常用于電源，偶爾用于系統的電機控制和DC/DC轉換部分。電位計，編碼器或兩者的組合用作從負載到控制單元的位置反饋傳感器，并且修整器也可以在電機控制中找到。

除了單個組件外，系統通常還包括使用標準通信協議（如以太網，RS-485和CAN）的附加系統接口。這些接口需要保護以保持可靠的操作。 Bourns憑借其技術和支持，簡化了浪涌和電源交叉保護的設計。為了最大限度地減少電路保護解決方案中的部件數量和協調，Bourns提供了一種可用于各種解決方案的電子限流器（ECL）。除了FAE提供的詳細支持外，Bourns還提供單頁PortNote?解決方案，為各種通信協議提供電路保護設計示例。有效電路保護解決方案的附加組件包括TVS二極管，Bourns的Multifuse?聚合物正溫度系數（PTC）器件和Bourns的SinglFuse?薄膜芯片保險絲。

圖3：電機系統中的組件。