Vezje brezkrtačnega krmilnika motorja

Preizkusite Naš Instrument Za Odpravo Težav





Ta vsestranski IC brezkrtačni krmilnik motorja (BLDC) je opremljen s 3-faznim BLDC motorjem z izjemno natančnostjo in varnostjo za upravljanje katerega koli želenega visokonapetostnega, visokonapetostnega senzorja učinka Hall. Podrobnosti se naučimo poglobljeno.



Uporaba IC MC33035

'Junak' vezja je krmilnik z enim čipom MC33035, ki je visoko zmogljiv IC modul druge generacije, ki vsebuje vse potrebne aktivne funkcije, ki so morda potrebne za delovanje najbolj močnega toka, visoke napetosti, 3-faznega ali 4-faznega BLDC motorji z odprto zanko ali konfiguracijo zaprte zanke.



IC je opremljen z dekodirnikom položaja rotorja, ki omogoča natančno zaporedje komutacije, temperaturno kompenzirano referenco za olajšanje pravilne napetosti senzorja, programabilnim frekvenčnim žagovim oscilatorjem, tremi vgrajenimi odprtimi kolektorskimi pogonskimi stopnicami in tremi visokotemperaturnimi totem-stebrički tipski gonilniki z nizko stranjo, posebej zasnovani za upravljanje 3-faznega mostičnega visokofrekvenčnega krmilnega modula H-most.

Čip je prav tako notranje ojačan z visokokakovostnimi zaščitnimi funkcijami in neprekinjeno nadzoruje stopnje, kot so blokada pod napetostjo, omejevanje toka po ciklu z možnostjo nastavitve zakasnitve, zaustavitev, izklop notranje IC visoke temperature in izključno zasnovan izhod za napake, ki je lahko povezan z MCU za prednostno napredno obdelavo in povratne informacije.

Tipične funkcije, ki jih je mogoče izvesti s tem IC, so krmiljenje hitrosti z odprto zanko, krmiljenje smeri vožnje nazaj, 'omogoči zagon', funkcija dinamične zavore v sili.

IC je zasnovan za delo z motornimi senzorji s fazami od 60 do 300 stopinj ali 120 do 240 stopinj, kot dodatek pa lahko IC uporablja tudi za nadzor tradicionalnih krtačenih motorjev.

Kako deluje IC

MC33035 je med več visoko učinkovitimi monolitnimi enosmernimi krtačnimi motorji, ki jih je ustvaril Motorola .

Sestavljen je iz skoraj vseh zmogljivosti, ki so potrebne za sprožitev popolnega, odprtega zanka, tri- ali štirifaznega sistema upravljanja motorja.

Poleg tega je krmilnik mogoče izvesti za krmiljenje enosmernih motorjev krtač. Zasnovan z bipolarno analogno tehnologijo, odlikuje vrhunska raven učinkovitosti in trajnosti v neusmiljenem industrializiranem okolju.

MC33035 ima dekodirnik položaja rotorja za natančno zaporedje komutacije, referenčno povrnjeno okolje, pristojno za oddajanje moči senzorja, frekvenčno programirani žagasti oscilator, popolnoma dostopen ojačevalnik napak, primerjalnik impulznega modulatorja, 3 izhodi zgornjega pogona odprtega kolektorja in 3 spodnji izhod gonilnika za visokotemperaturni totemski pol je primeren za MOSFET-ove z obratovalno močjo.

V MC33035 so vgrajene zaščitne zmogljivosti, ki vključujejo blokado podnapetosti, omejevanje toka po ciklu z izbirnim časovno zapoznelim načinom zaustavitve, vgrajenim termičnim izklopom, skupaj z ekskluzivnim izhodom za napako, ki bo priročno povezan z mikroprocesorskim krmilnikom.

Standardni atributi krmiljenja motorja vključujejo nadzor hitrosti v odprti zanki, vrtenje naprej ali nazaj, omogočanje teka in dinamično zaviranje. Poleg tega ima MC33035 izbirni zatič 60 ° / 120 °, ki konfigurira dekodirnik položaja rotorja za električne fazne vhode senzorja 60 ° ali 120 °.

Funkcije PIN OUT:

Pin1, 2, 24 (Bt, At, Ct) = To so trije zgornji pogonski izhodi IC, določeni za delovanje zunanje konfiguriranih napajalnih naprav, kot so BJT. Ti izpusti so notranje konfigurirani kot način odprtega kolektorja.


Zatič # 3 (Fwd, Rev) = Ta izhod je namenjen za nadzor smeri vrtenja motorja.

Zatiči # 4, 5, 6 (Sa, Sb, Sc) = To so 3 senzorski izhodi IC, dodeljeni za ukaz krmiljenja zaporedja motorja.

Zatič št. 7 (izhod omogočen) = Ta zatič IC je dodeljen tako, da omogoča delovanje motorja, dokler je tu ohranjena visoka logika, medtem ko je nizka logika omogočanje gibanja motorja.

Nož 8 (referenčni izhod) = Ta zatič je omogočen z napajalnim tokom za polnjenje oscilatorjevega časovnega kondenzatorja Ct in zagotavlja referenčno raven ojačevalnika napak. Uporablja se lahko tudi za oskrbo z električno energijo senzorjev Hallovega učinka motorja.

Zatič št. 9 (neinvertirni vhod trenutnega smisla) : Iz tega izhoda se lahko doseže izhodni signal 100 mV glede na pin # 15 in se uporablja za preklic prevodnosti izhodnega stikala v določenem ciklu oscilatorja. Ta izhod se običajno poveže z zgornjo stranjo trenutnega zaznavnega upora.

Pin # 10 (oscilator) : Ta pinout določa frekvenco oscilatorja za IC s pomočjo RC omrežja Rt in Ct.

Zatič # 11 (Napajalni ojačevalnik, ki ne spreminja vnosa) : Ta pinout se uporablja s potenciometrom za nadzor hitrosti.

Zatič # 12 (Napaka pri pretvorbi vhoda) : Ta zatič je interno povezan z zgoraj omenjenim izhodom ojačevalnika napak za omogočanje aplikacij z odprto zanko .


Pin # 13 (Izhod ojačevalnika napake / vhod PWM) : Funkcija tega priključka je zagotoviti kompenzacijo med aplikacijami z zaprto zanko.

Nož 14 (izhod napake) : Ta izhod indikatorja napak lahko postane aktivna logična nizka vrednost v nekaj kritičnih pogojih, kot so: neveljavna vhodna koda za senzor, omogoči pinout, napajen z ničelno logiko, trenutni pinout vhodnega občutka postane višji od 100mV (@ pin9 glede na pin15) , sprožitev blokade podnapetosti ali situacija termičnega izklopa).

Zatič št. 15 (trenutni pretvorbeni vhod) : Ta zatič je nastavljen za zagotavljanje referenčne ravni za notranji prag 100 mV in ga je mogoče videti povezan s spodnjim bočnim tokovnim uporom.

Zatič št. 16 (GND) : To je ozemljitveni zatič IC in je namenjen za oddajanje ozemljitvenega signala krmilnemu vezju in mora biti referenciran nazaj na ozemljitev vira napajanja.

Zatič # 17: (Vcc) : To je napajalni pozitivni zatič, določen za zagotavljanje pozitivne napetosti v krmilnem vezju IC. Najmanjše območje delovanja tega zatiča je 10V, največje pa pri 30V.

Zatič # 18 (Vc) : Ta izhod postavlja visoko stanje (Voh) za spodnje pogonske izhode z močjo, pripisano temu zatiču. Oder deluje v območju od 10 do 30V.

Pin # 19, 20, 21 (Cb, Bb, Ab) : Ti trije izpusti so znotraj razporejeni v obliki izhodov totemskega pola in so določeni za pogon spodnjih pogonskih izhodnih napajalnih naprav.

Zatič # 22 (60 D, 120D fazni premik) : Stanje, dodeljeno temu izhodu, konfigurira delovanje krmilnega vezja s senzorji Hallovega učinka za vhode faznega kota 60 stopinj (visoka logika) ali 120 stopinj (nizka logika).

Zatič # 23 (zavora) : Logika pri tem izhodu bo motorju BLDC omogočila nemoteno delovanje, medtem ko bo logika visoko takoj zaustavila delovanje motorja s hitrim pojemkom.

FUNKCIJSKI OPIS

Reprezentativni notranji blokovni diagram je prikazan na zgornji sliki. Govor o koristih in delovanju vsakega izmed osrednjih blokov, naštetih spodaj.

Dekodirnik položaja rotorja

Dekodirnik položaja notranjega rotorja meri 3 vhode senzorjev (zatiči 4, 5, 6), da ustvari pravilno zaporedje zgornjih in spodnjih pogonskih izhodov. Vhodi senzorjev so izdelani tako, da se neposredno povezujejo s stikali Hall Effect z odprtim kolektorjem ali optičnimi režami.

Vgrajeni vlečni upori so razvrščeni tako, da zmanjšajo potrebno količino zunanjih delov. Vhodi so združljivi s TTL, katerih pragovi so značilno pri 2,2 V.

Paleta IC3 MC33035 je namenjena krmiljenju 3-faznih motorjev in obratovanju s 4 najbolj priljubljenimi konvencijami o faznem senzorju. Ustrezno je dobavljen izbirnik 60 ° / 120 ° (zatič 22), ki MC33035 ponuja, da se sam konfigurira za regulacijo motorjev s fazno fazo 60 °, 120 °, 240 ° ali 300 °.

S tremi vhodi senzorjev boste odkrili 8 potencialnih tvorb vhodne kode, od tega 6 zakonitih umestitev rotorja.

Drugi dve kodi sta zastareli, saj sta na splošno posledica odprte ali kratke povezave senzorja.

S 6 upravičenimi vhodnimi kodami lahko dekoder morda poskrbi za položaj rotorja motorja v območju 60 električnih stopinj.

Vhod naprej / nazaj (Pin 3) se uporablja kot orodje za spreminjanje poteka urnika motorja z obračanjem napetosti na navitju statorja.

Takoj, ko se vhodne spremembe stanja, od najvišjega do najnižjega, uporabijo dodeljeno programsko kodo vhodnega senzorja (na primer 100), se olajšani zgornji in osnovni pogonski izhodi z enakim statusom alfa zamenjajo (AT na AB, BT na BB, CT na CB).

V bistvu se spremenljivi niz spremeni v smer in motor obrne smerno zaporedje. Nadzor vklopa / izklopa motorja se doseže z izhodno omogočeno (Pin 7).

Kadar koli ostane izključen, notranja napajalna napetost 25 μA omogoča zaporedje izhodov vodilnega in osnovnega pogona. Ko se ozemljijo, se izhodi pogona zgornjega dela izklopijo, osnovni pogoni pa se potisnejo na nizko, kar sproži motor in se sproži.

Dinamično zaviranje z motorjem omogoča, da se v končno napravo razvije presežek zaščite. Zavorni sistem dosežemo tako, da postavimo zavorni vhod (Pin 23) v višji status.

To vodi do izklopa zgornjih pogonskih izhodov in do vključitve spodnjih pogonov, ki znova skrajšajo EMF, ki ga generira motor. Zavorni vhod ima absolutno, iskreno obravnavo vseh ostalih vhodov. Notranji vlečni upor 40 kΩ med seboj povezuje s programskim varnostnim stikalom tako, da zagotavlja aktiviranje zavor v primeru odpiranja ali izklopa.

Tabela resničnosti komutacijske logike je prikazana spodaj. 4-vhodna NOR vrata so uporabljena za pregled vhodov zavor in vhodov na tri zgornje izhodne BJT-je.

Cilj je običajno izklopiti zaviranje, preden zgornji izhodi pogona dosežejo visoko stanje. Tako se lahko izognete sinhroniziranemu zakupu zgornjega in osnovnega stikala za vklop.

Pri programih s polovičnim valovnim pogonom sestavni deli zgornjega pogona praviloma niso potrebni in so v večini primerov ločeni. V takih okoliščinah bo zaviranje še vedno mogoče doseči, ker vrata NOR zaznajo osnovno napetost na zgornjih izhodnih BJT-jih.

Ojačevalnik napak

Izboljšan izkoristek, popolnoma kompenziran ojačevalnik napak z aktivnim dostopom do vsakega vhoda in izhoda (zatiči št. 11, 12, 13) je na voljo za pomoč pri izvajanju nadzora hitrosti zaprtega kroga.

Ojačevalnik ima standardno ojačanje enosmerne napetosti 80 dB, pasovno širino ojačanja 0,6 MHz, skupaj s širokim vhodnim skupnim načinom napetostnega območja, ki se razteza od tal do Vrefa.

V večini programov za nadzor hitrosti z odprto zanko je ojačevalnik nastavljen kot enosmerni ojačevalnik napetosti z neinvertirnim vhodom, povezanim z napajanjem nastavljene hitrosti.

Oscilator Frekvenca oscilatorja notranje rampe je ožičena prek vrednosti, določenih za časovne elemente RT in CT.

Kondenzator CT se napolni prek referenčnega izhoda (pin 8) s pomočjo upora RT in izprazni skozi tranzistor z notranjim praznjenjem.

Najvišja napetost rampe in jame sta običajno 4,1 V in 1,5 V ustrezno. Da bi zagotovili dostojno varčevanje med zvočnim hrupom in zmogljivostjo preklapljanja izhodne frekvence, je predlagana frekvenca oscilatorja pri izbiri od 20 do 30 kHz. Za izbiro komponente glejte sliko 1.

Modulator impulzne širine

Integrirana pulzno-širinska modulacija ponuja energetsko učinkovit pristop k uravnavanju hitrosti motorja s spreminjanjem standardne napetosti, ki je pripisana vsakemu statorskemu navitju skozi komutacijsko serijo.

Ko se CT prazni, oscilator modelira vsako zapah, kar omogoča prevod zgornjih in spodnjih pogonskih izhodov. Primerjalnik PWM ponastavi zgornji zapah in konča leasing spodnjega pogona, ko pozitivno usmerjena rampa CT postane večja od rezultata ojačevalnika napak.

Časovni diagram modulatorja širine impulza je prikazan na sliki 21.

Širinsko-impulzna modulacija za upravljanje hitrosti se predstavlja izključno na spodnjih pogonskih izhodih. Trenutna meja Stalno delovanje motorja, ki je lahko preobremenjen, vodi do pregrevanja in neizogibne okvare.

Tega škodljivega stanja je mogoče najbolje odpraviti skupaj z uporabo omejevanja toka po ciklih.

To pomeni, da je vsak cikel obravnavan kot neodvisna funkcija. Omejitev toka po ciklu se doseže s sledenjem nabiranja toka statorja vsakič, ko se sproži izhodno stikalo, in po zaznavanju močnega trenutnega stanja stikalo takoj onemogoči in zadrži v izklopljenem obdobju vzpona oscilatorja.

Tok statorja se pretvori v napetost z uporabo ozemljitvenega zaznavnega upora RS (slika 36) v skladu s 3 tranzistorji spodnjega dela stikala (Q4, Q5, Q6).

Napetost, vzpostavljena vzdolž predvidenega upora, se nadzoruje z vhodom trenutnega občutka (nožici 9 in 15) in primerja z notranjo referenčno točko 100 mV.

Trenutni vhodi primerjalnega občutka imajo vhodni skupni način delovanja približno 3,0 V.

V primeru preseganja tolerance zaznavanja toka 100 mV primerjalnik ponastavi spodnjo zaklepanje zaznav in konča prevodnost izhodnega stikala. Vrednost trenutnega zaznavnega upora je dejansko:

Rs = 0,1 / Istator (največ)

Izhod Fault se zažene, ko je v položaju z visokim ojačevalnikom. Nastavitev PWM z dvojnim zapahom zagotavlja, da se med določeno rutino oscilatorja pojavi samo en izhodni impulz sprožilca, ne glede na to, ali se konča z izhodom ojačevalnika napak ali primerjalnika trenutne meje.

Vgrajeni 6,25 V regulator (pin 8) ponuja polnilni tok za časovni kondenzator oscilatorja, referenčna točka za ojačevalnik napak, ki mu omogoča dovajanje 20 mA toka, primernega za posebej napajanje senzorjev v nizkonapetostnih programih.

Pri večjih napetostih bi to lahko postalo pomembno za izmenjavo moči, ki jo oddaja regulator z IC. To vsekakor dosežemo s pomočjo drugega prehodnega tranzistorja, kot je prikazano na sliki 22.

Zdi se, da je bila določena referenčna točka 6,25 V, ki omogoča upodabljanje neposrednega NPN vezja, kadarkoli Vref - VBE preseže minimalno napetost, ki jo senzorji Hall Effect presegajo glede na toploto.

Ob ustreznem izboru tranzistorjev in zadostnem hladilniku lahko kupite kar 1 amp obremenitvenega toka.

Izključitev podnapetosti

Vgrajen je bil trismerni podnapetostni blokadni sistem, ki zmanjšuje škodo IC in alternativnim tranzistorjem stikala za vklop. Med nizkimi faktorji napajanja zagotavlja, da so IC in senzorji popolnoma delujoči in da obstaja ustrezna izhodna napetost osnovnega pogona.

Pozitivne napajalnike na IC (VCC) in nizke pogone (VC) pregledujejo neodvisni primerjalniki, katerih pragovi dosežejo vrednost 9,1 V. Ta posebna stopnja zagotavlja ustrezno vožnjo do vrat, ki je potrebna za doseganje nizke RDS (vključeno), kadar vozite običajno moč MOSFET oprema.

Kadarkoli iz referenčne napetosti neposredno napajamo Hallove senzorje, se pojavi neprimerno delovanje senzorja, če izhodna napetost referenčne točke pade pod 4,5 V.

Za prepoznavanje te težave je mogoče uporabiti tretji primerjalnik.

Ko več kot en primerjalnik zazna situacijo podnapetosti, se vklopi izhod za napako, odložijo zgornji teki in izhodi osnovnega pogona se organizirajo v nizko točko.

Vsak primerjalnik vsebuje histerezo za zaščito pred amplitudami pri premoščanju njihovih pragov.

Izhod napake

Izhod napake odprtega zbiralnika (zatič 14) je bil namenjen zagotavljanju podrobnih analiz v primeru okvare procesa. Ima zmožnost toka umivalnika 16 mA in lahko posebej poganja svetlečo diodo za vidni signal. Poleg tega je dejansko prikladno povezan z logiko TTL / CMOS za uporabo v programu, ki ga upravlja mikroprocesor.

Izhod napake je dejansko nizek, medtem ko se zgodi več kot ena od naslednjih situacij:

1) Neveljavne vhodne kode senzorja

2) Omogoči izhod na logiki [0]

3) Vhodni tok več kot 100 mV

4) Zaklepanje podnapetosti, vklop 1 ali več primerjalnih naprav

5) Izklop toplote, maksimalna temperatura spoja se poveča. Ta ekskluzivni izhod se lahko uporablja tudi za ločevanje med zagonom motorja ali trajnim delovanjem v poplavljeni situaciji.

S pomočjo omrežja RC med izhodom napake in vhodom za omogočanje to pomeni, da lahko razvijete časovno zakasnjeno zaustavitev zaustavitve glede na prekomerno tok.

Dodatna vezja, prikazana na sliki 23, pomagajo pri lažjem zagonu motornih sistemov, ki so opremljeni z večjimi vztrajnostnimi obremenitvami, z dodatnim navorom dviganja, obenem pa varno varujejo nad tokovno zaščito. To nalogo dosežemo tako, da trenutno omejitev postavimo na naslednjo vrednost od minimalne za določeno obdobje. Med izjemno dolgotrajnim prekomernim tokom se bo kondenzator CDLY napolnil in sprožil vhod, ki omogoča omogočanje, da svojo toleranco preide v nizko stanje.

Zdaj lahko zasun oblikujemo s pozitivnim povratnim ciklom od izhoda napake do izhoda. Če je nastavljen s trenutnim vhodnim občutkom, ga je mogoče ponastaviti le tako, da se skrajša CDLY ali prekine napajanje.

Popolnoma funkcionalna shema BLDC z visoko močjo

Popolnoma funkcionalno vezje krmilnika BLDC z visoko močjo, ki uporablja zgoraj razloženo napravo, je lahko spodaj prikazano in je konfigurirano kot polnovalni, 3-fazni, 6-stopenjski način:




Prejšnja: Izračun napetosti, toka v Buck induktorju Naprej: Naredite ta električni skuter / Rickshaw Circuit