Strategie ter vereenvoudiging van de drie-fase BLDC motor controle en station systemen
Sterk geïntegreerde halfgeleiderproducten zijn niet alleen de trend van consumentenproducten, maar ook geleidelijk doordringen in motor control toepassingen. Op hetzelfde moment, borstelloze DC (BLDC) motoren zijn ook met de dezelfde dynamiek in vele markten, zoals automobiel en medische toepassingen, en hun marktaandeel is geleidelijk overtreft dat van andere soorten motoren. Met de groeiende vraag naar BLDC motoren en de rijpheid van verwante motortechnieken, is de ontwikkelingsstrategie voor BLDC motor besturingen geëvolueerd van discrete schakelingen tot drie verschillende categorieën. Deze drie soorten oplossingen zijn onderverdeeld in system-on-a-chip (SoC), toepassingsspecifieke standaardproducten (ASSP) en twee-spaander oplossingen.
Deze drie belangrijkste oplossingen worden steeds begunstigd door locomotorisch stelsel ontwerpers, omdat ze het aantal onderdelen die vereist zijn voor de toepassing beperken en het verminderen van de complexiteit van het ontwerp. Elke strategie heeft echter zijn eigen sterke en zwakke punten. Dit artikel zal bespreken deze drie opties en hoe ze kunnen worden verhandeld af tussen ontwerp integratie en flexibiliteit.
Het fundamentele locomotorisch stelsel bestaat uit drie grote modules: de voeding, de motor rijden en de bediening. Figuur 1 toont het ontwerp van een traditionele discrete locomotorisch stelsel. Motor systemen bevatten meestal een eenvoudige RISC-processor met geïntegreerde flitser die de externe MOSFET schijven door het stuurprogramma van de poort te controleren. De processor kan ook rijden de motor rechtstreeks via een geïntegreerde MOSFET en spanningsregelaar die bevoegdheden de processor en het stuurprogramma.
De SoC motor rijden alle van de bovenstaande modules integreert en is programmeerbaar voor een breed scala van toepassingen. Daarnaast is het ideaal voor toepassingen waarvoor ruimte optimalisatie vanwege ruimtebeperkingen. Echter kunnen niet de lage verwerkingsprestaties en beperkt intern geheugenruimte worden toegepast op motor systemen die geavanceerde besturingselement vereisen. Een ander nadeel van SoC motor stuurprogramma ICs is de beperkte ontwikkelprogramma's, zoals het ontbreken van een firmware-ontwikkelomgeving. Dit staat in schril contrast met het feit dat de meeste van de industrie toonaangevende microcontroller leveranciers een breed scala aan easy-to-use hulpmiddelen bieden.
ASSP motor rijdt zijn ontworpen voor een bepaald gebied en alles is geoptimaliseerd voor een smalle toepassing. Het neemt weinig ruimte in beslag en vereist geen software-aanpassingen. Daarnaast is het ideaal voor toepassingen met beperkte ruimte. Figuur 2 toont een blokdiagram van een 10-pins DFN ventilator motor stuurprogramma. Omdat ASSP motor rijdt vaak op hoog volume productie toepassingen gericht zijn, hebben ze vaak uitstekende prijs/prestatie verhouding. Dit betekent echter niet dat motoren waarop ASSP stations moeten offeren prestaties. Bijvoorbeeld, kan modernste ASSP motor rijdt rijden BLDC motoren met sensorlose en sinusoïdale algoritmen, die in het verleden nodig van krachtige microcontrollers. Echter, ASSP producten geen programmeerbaarheid en station kracht, waardoor hun vermogen aan te passen aan de veranderende markteisen wordt beperkt niet aanpassen.
Hoewel hoge integratie een belangrijke tendens in hedendaagse elektronica is, is er nog steeds een groeiende vraag naar dual-spaander oplossingen met rijke analoge drivers en intelligente analoge microcontrollers. De twee-spaander strategie mogelijk ontwerpers om te kiezen uit een aantal microcontrollers ter ondersteuning van sensorische telefonieoverdracht of sensorlose telefonieoverdracht met trapeziumvormige of sinusvormige aandrijftechniek. Bij het gebruik van deze oplossing, is de keuze van de ondersteunende driver chip van cruciaal belang. De ideale metgezel chip moet bevatten ten minste de volgende functies:
Efficiënte, Verstelbare regulator voor stroomverbruik te verlagen en het aandrijven van alle soorten microcontrollers
Monitoring en achtergrondverwerking modules om te zorgen voor veilige werking van de motor en tweerichtingscommunicatie tussen de host en het station
Optionele parameters die prestaties zonder de behoefte aan extra programmeerwerk optimaliseren
Nominaal vermogen stuurprogramma voor MOSFET of BLDC motoren
In het algemeen, met SoC en ASSP motor rijdt, locomotorisch stelsel ontwerpers niet alleen de minste componenten gebruiken, maar hebben ook gematigde flexibiliteit. Dergelijke sterk geïntegreerde oplossingen hebben echter verschillende beperkingen, zoals vaste functionaliteit, beperkte opslagcapaciteit en verwerkingskracht. Tabel 1 vergelijkt de drie belangrijkste BLDC motor controlestrategieën hierboven beschreven.
Vergeleken met discrete ontwerpen, moderne motor controle en station oplossingen niet alleen materiaallijst verminderen, maar ook systeem ontwikkeltijd verkorten, terwijl het hebben van geen invloed op het bouwen van systemen die zijn geoptimaliseerd voor geselecteerde BLDC motoren. Hardware en firmware referentie ontwerpen en bibliotheken van halfgeleider leveranciers kunnen dramatisch ontwikkeltijd verkorten en versnellen van de time-to-market voor geavanceerde motor control en drive concepten.
