Strategia de simplificare a sistemelor de control BLDC cu motor trifazat și a sistemelor de acționare
Produsele semiconductoare integrate sunt nu numai tendințele produselor de consum, ci și ele trec treptat în aplicațiile de control al motorului. În același timp, motoarele DC DC (BLDC) fără perii afișează același impuls pe multe piețe, cum ar fi aplicațiile auto și medicale, iar cota lor de piață depășește treptat cota de piață a altor tipuri de motoare. Având în vedere cererea crescândă de motoare BLDC și maturitatea tehnologiilor cu motor asociate, strategia de dezvoltare a sistemelor BLDC de control a motorului a evoluat de la circuite discrete la trei categorii diferite. Aceste trei tipuri principale de soluții sunt împărțite în sisteme standard pe bază de sistem (SoC), produse standard specifice aplicațiilor (ASSP) și soluții cu două cipuri.
Aceste trei soluții principale sunt din ce în ce mai favorizate de către inginerii de proiectare a sistemelor de motor, deoarece reduc numărul de componente necesare pentru aplicare și reduc complexitatea designului. Cu toate acestea, fiecare strategie are propriile sale puncte forte și puncte slabe. Acest articol va discuta aceste trei opțiuni și modul în care pot fi tranzacționate între integrarea design-ului și flexibilitatea.
Sistemul de bază al motorului este alcătuit din trei module principale: sursa de alimentare, motorul și unitatea de comandă. Figura 1 prezintă proiectarea unui sistem motric discret tradițional. Sistemele de motoare includ în mod obișnuit un procesor simplu RISC cu bliț integrat care conduce MOSFET-ul extern prin controlul driverului de poartă. Procesorul poate, de asemenea, conduce motorul direct printr-un MOSFET integrat și un regulator de tensiune care alimentează procesorul și driverul.
Motorul drive SoC integrează toate modulele de mai sus și este programabil pentru o gamă largă de aplicații. În plus, este ideal pentru aplicații care necesită optimizarea spațiului din cauza constrângerilor spațiului. Cu toate acestea, performanțele reduse de procesare și spațiul limitat de memorie internă nu pot fi aplicate sistemelor cu motor care necesită un control avansat. Un alt dezavantaj al ICS-urilor pentru motoare SoC este instrumentele de dezvoltare limitate, cum ar fi lipsa unui mediu de dezvoltare a firmware-ului. Acest lucru este în contrast puternic cu faptul că majoritatea furnizorilor de vârf ai microcontrolerului din industrie oferă o gamă largă de instrumente ușor de utilizat.
Motoarele ASSP sunt proiectate pentru o anumită zonă și totul este optimizat pentru o aplicare îngustă. Ea necesită foarte puțin spațiu și nu necesită ajustări software. În plus, este ideal pentru aplicații cu spațiu limitat. Figura 2 prezintă o diagramă bloc a unui driver de motor cu ventilator DFN cu 10 pini. Deoarece drive-urile ASSP sunt adesea concentrate pe aplicații de producție cu volum mare, ele au deseori raporturi excelente de preț / performanță. Totuși, acest lucru nu înseamnă că motoarele care rulează pe unitățile ASSP trebuie să sacrifice performanța. De exemplu, majoritatea motoarelor ASSP moderne pot conduce motoare BLDC cu algoritmi fără senzori și sinusoidali, care în trecut necesită microcontrolere de înaltă performanță. Cu toate acestea, produsele ASSP nu au programabilitate și nu ajustează puterea unității, ceea ce le limitează capacitatea de adaptare la cerințele pieței în schimbare.
Deși integrarea ridicată reprezintă o tendință majoră în domeniul electronicii de astăzi, există încă o cerere tot mai mare de soluții dual-chip cu drivere analogice bogate și microcontrolere analogice inteligente. Strategia cu două cipuri permite proiectanților să selecteze dintr-o varietate de microcontrolere pentru a susține comutarea senzorială sau comutarea fără senzori cu tehnologie trapezoidală sau sinusoidală. Când se folosește această soluție, alegerea cipului șoferului de sprijin este crucială. Cipul ideal de companie trebuie să conțină cel puțin următoarele caracteristici:
Regulator eficient, reglabil pentru reducerea consumului de energie și alimentarea tuturor tipurilor de microcontrolere
Module de monitorizare și de procesare a fundalului pentru a asigura funcționarea sigură a motorului și a permite comunicații bidirecționale între gazdă și unitate
Parametri opționali care optimizează performanța fără a fi nevoie de efort suplimentar de programare
Putere nominală pentru motoarele MOSFET sau BLDC
În general, cu sistemele de acționare SoC și ASSP, designerii de sisteme de motor nu folosesc doar cele mai puține componente, dar au și flexibilitate moderată. Totuși, astfel de soluții extrem de integrate au diferite limitări, cum ar fi funcționalitatea fixă, capacitatea de stocare limitată și puterea de procesare. Tabelul 1 compară cele trei strategii principale de control al motorului BLDC descrise mai sus.
În comparație cu modelele discrete, sistemele moderne de control al motoarelor și de antrenare nu numai că reduc costurile materialelor, dar și că reduc timpul de dezvoltare a sistemului, fără a avea niciun impact asupra sistemelor de construcție optimizate pentru motoarele selectate BLDC. Proiectarea de referințe hardware și biblioteci de la furnizorii de semiconductori poate reduce în mod dramatic timpul de dezvoltare și accelerează timpul de introducere pe piață pentru conceptele avansate de control al motoarelor și de acționare.
