
Около Крис Фрэнсис
Бесщеточные двигатели постоянного тока (BLDC motors) сильно отличаются по приводу от щеточных двигателей постоянного тока. С щеточным двигателем постоянного тока вы просто подаете напряжение или напряжение с широтно-импульсной модуляцией, и двигатель начнет вращаться (если возможно) и увеличивать скорость с уменьшением крутящего момента, пока крутящий момент / скорость не будут соответствовать нагрузке. Бесщеточный двигатель будет иметь три набора обмоток, соединенных в конфигурации звезды (иногда называемой конфигурацией Y) или конфигурации треугольника. Контроллер двигателя должен поочередно подавать питание на обмотки, чтобы двигатель вращался. Чтобы управлять обмотками, вам нужно знать, где находится двигатель, чтобы вы могли подать питание на правильную обмотку (обмотки). Контроллер может быть бессенсорным, что означает, что он полагается на обнаружение обратной ЭДС (электродвижущей силы) обмоток для определения положения и предоставления информации о последовательности для контроллера. Привод без датчиков позволяет использовать двигатель без датчиков Холла на двигателе, и поэтому двигатель будет дешевле и потребует меньшего количества подключений.
Хотя вы можете создать свой собственный контроллер с помощью микроконтроллера, существует множество микросхем, которые были разработаны для этой цели – для бессенсорных или сенсорных двигателей, звездообразной или дельта-конфигурации. Одна простая микросхема — это Allegro A4941. Несмотря на то, что он прост в использовании, он обладает разумным уровнем внутренней сложности для достижения такой простоты использования.
Это бессенсорный контроллер для управления вентиляторами в конфигурации «звезда» или «треугольник». Как и в большинстве контроллеров двигателей BLDC, управляющим сигналом является сигнал регулирования скорости, в данном случае входной сигнал PWM, а не аналоговый. Этот конкретный чип использует внутренние переключатели для двигателя, в то время как другие контроллеры могут иметь внешние транзисторы для привода с более высоким током. Как это принято в настоящее время, он использует все NMOS-транзисторы для привода двигателя, поэтому имеет зарядный насос для генерации напряжения возбуждения затвора для высокочастотных NMOS-транзисторов. Будучи контроллером вентилятора, он не имеет ввода направления – двигатель всегда будет вращаться в одном направлении. Обратная ЭДС обнаруживается на том выходе, который не управляется – одновременно управляются только две из трех обмоток.
Это довольно простой контроллер для простого приложения. Более сложный контроллер, такой как Toshiba TB6585, предназначен для двигателей с датчиками Холла для определения положения двигателя и использует синусоидальную широтно-импульсную модуляцию (sine PWM) для обмоток двигателя.
Синусоидальный ШИМ постепенно увеличивает и уменьшает привод к каждой обмотке, следуя синусоидальной кривой, чтобы попытаться сгладить мощность привода и, следовательно, создать более плавный крутящий момент двигателя при вращении двигателя. Простое управление включением / выключением обмоток (которое на самом деле также будет иметь широтно-импульсную модуляцию для подачи питания на обмотки при уровнях мощности ниже максимального) приведет к неравномерному крутящему моменту при вращении двигателя. Он также имеет тенденцию издавать более слышимый шум из-за неравномерного крутящего момента. Трапециевидный ШИМ-привод аналогичен синусоидальному ШИМ и увеличивает мощность каждой обмотки по прямой линии в зависимости от положения двигателя, а затем уменьшает ее по прямой линии, увеличивая мощность следующей обмотки. Для реализации трапециевидного или синусоидального ШИМ-привода контроллеры двигателей должны знать (или угадывать), где находится ротор двигателя, с более высокой степенью точности, чем простые положения переключателя с эффектом Холла. Они делают это, отслеживая скорость двигателя и прогнозируя положение со временем. Хотя это не будет абсолютно точным, это значительно лучше, чем простое включение-выключение привода.
Трапециевидный привод будет тише и плавнее, чем простой привод включения / выключения, но не таким плавным или бесшумным, как синусоидальный привод. Итак, при выборе драйвера BLDC вам необходимо ответить на несколько вопросов:
Ответив на эти вопросы, вы можете выбрать без датчиков или с датчиками Холла, а также привод включения / выключения, трапециевидный или синусоидальный привод. В примечании к приложению Fairchild Semiconductor AN-8201 об использовании их контроллера FCM8201 есть несколько полезных пояснений с формами сигналов.
Свежие комментарии