Litar Pengawal Motor Tanpa Berat Watt Tinggi

IC pengawal motor Brushless (BLDC) serba boleh ini dikendalikan untuk mengawal sebarang voltan tinggi, arus tinggi, sensor kesan dewan yang dilengkapi motor BLDC 3 fasa dengan ketepatan dan keselamatan yang melampau. Mari ketahui perinciannya secara mendalam.

Menggunakan IC MC33035

'Hero' litar adalah pengawal cip tunggal MC33035 yang merupakan modul IC generasi kedua berprestasi tinggi, yang menampilkan semua fungsi aktif yang diperlukan yang mungkin diperlukan untuk menjalankan BLDC arus tinggi, voltan tinggi, 3 fasa atau 4 fasa motor dengan konfigurasi gelung terbuka atau gelung tertutup.

IC dilengkapi dengan penyahkod kedudukan rotor untuk membolehkan penjujukan perubahan yang tepat, rujukan kompensasi suhu untuk memudahkan voltan sensor yang betul, pengayun gigi gergaji frekuensi yang dapat diprogramkan, tiga tahap pemacu sisi tinggi pengumpul terbuka terpasang, dan tiga tiang totem arus tinggi jenis pemandu sisi rendah, yang direka khas untuk mengendalikan tahap pengawal motor mosfet berkuasa tinggi 3 fasa H-bridge.

Cip ini juga diperkuat secara dalaman dengan ciri perlindungan akhir yang tinggi, dan tahap kawalan yang sangat mudah seperti penguncian voltan bawah, arus kitaran demi kitaran yang menghadkan melalui pilihan penutupan penundaan laras tertunda, penutupan suhu tinggi IC dalaman, dan reka bentuk eksklusif pinout output kesalahan yang mungkin dihubungkan dengan MCU untuk pemprosesan lanjutan dan back feed yang disukai.

Fungsi khas yang dapat dilaksanakan dengan IC ini adalah, kawalan kelajuan gelung terbuka, kawalan arah terbalik ke depan, 'jalankan aktif', ciri brek dinamik kecemasan.

IC ini dirancang untuk bekerja dengan sensor motor yang memiliki fasa 60 hingga 300 darjah atau 120 hingga 240 darjah, sebagai bonus yang dapat digunakan IC untuk mengawal motor tradisional yang disikat.

Bagaimana IC Berfungsi

MC33035 adalah antara beberapa pengawal motor tanpa berus DC monolitik kecekapan tinggi yang dibuat oleh Motorola .

Ini terdiri daripada kemampuan yang diperlukan untuk menghasut sistem kawalan motor tiga fasa, gelung terbuka, tiga, atau empat fasa yang lengkap.

Selanjutnya, pengawal dapat dicapai untuk mengawal motor berus DC. Direka dengan teknologi Bipolar Analog, ia mempunyai tahap kecekapan dan ketahanan yang unggul dalam persekitaran perindustrian yang kejam.

MC33035 membawa penyahkod kedudukan pemutar untuk penjujukan pergantian yang tepat, persekitaran yang diganti rujukan yang kompeten dalam memberikan kuasa sensor, pengayun gigi gergaji yang dapat diprogramkan dengan frekuensi, penguat ralat yang dapat diakses sepenuhnya, pembanding modulator lebar nadi, 3 output pemacu atas pemungut terbuka, dan 3 output pemacu tiang totem arus tinggi tinggi tepat untuk MOSFET kuasa operasi.

Dibangunkan ke dalam MC33035 adalah keupayaan melindungi yang merangkumi penguncian tegangan bawah, had arus kitaran − demi with dengan mod penutupan tertunda masa tertunda, penutupan terma dalaman, bersama dengan output kesalahan eksklusif yang akan dihubungkan dengan mudah ke pengawal mikropemproses.

Atribut kawalan motor standard merangkumi kawalan kelajuan gelung terbuka, putaran maju atau mundur, keupayaan lari, dan brek dinamik. Selain itu, MC33035 mempunyai pin pilih 60 ° / 120 ° yang mengkonfigurasi penyahkod situasi pemutar untuk input fasa elektrik sensor 60 ° atau 120 °.

Fungsi PIN OUT:

Pin1, 2, 24 (Bt, At, Ct) = Ini adalah tiga output pemacu atas IC yang ditentukan untuk mengendalikan peranti kuasa yang dikonfigurasi secara luaran seperti BJT. Pinout ini dikonfigurasi secara dalaman sebagai mod pengumpul terbuka.


Pin # 3 (Fwd, Rev) = Pinout ini dimaksudkan untuk digunakan untuk mengawal arah putaran motor.

Pin # 4, 5, 6 (Sa, Sb, Sc) = Ini adalah 3 output sensor IC yang ditugaskan untuk memerintahkan urutan kawalan motor.

Pin # 7 (Output Diaktifkan) = Pin IC ini ditugaskan untuk mengaktifkan operasi motor selagi logik tinggi dikekalkan di sini, sementara logik rendah adalah untuk membolehkan pelekapan motor.

Pin # 8 (Hasil Rujukan) = Pin ini diaktifkan dengan arus suplai untuk mengecas kapasitor pemasa osilator Ct serta memberikan tahap rujukan untuk penguat kesalahan. Ia juga dapat digunakan untuk memberikan tenaga bekalan ke IC sensor kesan motor.

Pin # 9 (Input Tidak Berbalik Sense Semasa) : Output isyarat 100mV dapat dicapai dari pinout ini dengan merujuk pada pin # 15 dan digunakan untuk membatalkan konduksi suis output selama kitaran pengayun yang ditentukan. Pinout ini biasanya bersambung dengan bahagian atas perintang penginderaan semasa.

Pin # 10 (Pengayun) : Pinout ini menentukan frekuensi pengayun untuk IC dengan bantuan rangkaian RC Rt, dan Ct.

Pin # 11 (Kesalahan amp Input tidak terbalik) : Pinout ini digunakan dengan potensiometer kawalan kelajuan.

Pin # 12 (Kesalahan amp membalikkan Input) : Pin ini dihubungkan secara dalaman dengan output amp kesalahan yang disebutkan di atas untuk membolehkan aplikasi gelung terbuka .


Pin # 13 (Ralat output amp / Input PWM) : Fungsi pinout ini adalah untuk memberikan pampasan semasa aplikasi gelung tertutup.

Pin # 14 (Output Kesalahan) : Output penunjuk kesalahan ini mungkin menjadi rendah logik aktif semasa beberapa keadaan kritikal seperti: Kod input tidak sah untuk sensor, Aktifkan pinout yang diberi dengan logik sifar, Pinout input akal semasa semakin tinggi dari 100mV (@ pin9 dengan merujuk pada pin15) , mencetuskan penguncian voltan bawah, atau keadaan penutupan terma).

Pin # 15 (Input pembalikan akal semasa) : Pin ini ditetapkan untuk memberikan tahap rujukan untuk ambang 100mV dalaman, dan mungkin dilihat dihubungkan dengan perintang arus semasa sisi bawah.

Pin # 16 (GND) : Ini adalah pin ground IC dan ditunjuk untuk memberikan isyarat ground ke rangkaian kawalan dan harus dirujuk kembali ke ground sumber daya.

Pin # 17: (Vcc) : Ini adalah pin positif bekalan yang ditentukan untuk memberikan voltan positif ke litar kawalan IC. Julat minimum operasi pin ini ialah 10V dan maksimum pada 30V.

Pin # 18 (Vc) : Pinout ini menetapkan keadaan tinggi (Voh) untuk output pemacu yang lebih rendah melalui kuasa yang dikaitkan dengan pin ini. Pentas berfungsi dengan jarak antara 10 hingga 30V.

Pin # 19, 20, 21 (Cb, Bb, Ab) : Ketiga pinout ini disusun secara dalaman dalam bentuk output tiang totem dan ditugaskan untuk menggerakkan peranti kuasa output pemacu yang lebih rendah.

Pin # 22 (pilih pergeseran fasa 60 D, 120D) : Status yang dikaitkan dengan pinout ini mengkonfigurasi operasi litar kawalan dengan sensor kesan Hall untuk input sudut fasa 60 darjah (logik tinggi) atau 120 darjah (logik rendah).

Pin # 23 (Brek) : Logik rendah pada pinout ini akan membolehkan motor BLDC berjalan lancar sementara logik tinggi akan menghentikan operasi motor dengan serta-merta melalui perlambatan yang cepat.

HURAIAN FUNGSI

Gambar rajah blok dalaman yang ditunjukkan ditunjukkan dalam rajah di atas. Wacana faedah dan kerja setiap blok utama yang dinyatakan di bawah.

Penyahkod Kedudukan Rotor

Penyahkod kedudukan pemutar dalam mengukur 3 input sensor (Pin 4, 5, 6) untuk menjadikan urutan yang betul dari pinout pemacu atas dan bawah. Input sensor dibuat untuk berinteraksi lurus dengan suis Hall Effect jenis pemungut terbuka atau pengganding slot opto.

Perintang penarik terbina dalam dikelaskan untuk mengurangkan jumlah bahagian luaran yang diperlukan. Inputnya serasi dengan TTL, dengan ambang ciri khas pada 2.2 V.

Rangkaian IC MC33035 bertujuan untuk mengawal motor 3 fasa dan berjalan dengan 4 konvensyen sensor fasa yang paling popular. Pilihan 60 ° / 120 ° (Pin 22) disediakan dengan pantas dan menyediakan MC33035 untuk mengkonfigurasi sendiri untuk mengatur motor yang mempunyai sensor elektrik 60 °, 120 °, 240 ° atau 300 °.

Dengan 3 input sensor anda akan menemui 8 formasi kod input berpotensi, 6 daripadanya adalah penempatan rotor yang sah.

Dua kod yang lain sudah ketinggalan zaman kerana secara amnya adalah hasil dari sambungan sensor terbuka atau terpendek.

Dengan 6 kod input yang dapat dibenarkan, penyahkod mungkin menjaga kedudukan pemutar motor hingga dalam spektrum 60 darjah elektrik.

Input Maju / Balik (Pin 3) digunakan sebagai alat untuk mengubah arah jadual motor dengan membalikkan voltan melintasi belitan stator.

Sebaik sahaja input berubah, dari tinggi ke rendah menggunakan kod program input sensor yang ditugaskan (misalnya 100), output pemacu atas dan dasar yang difasilitasi menggunakan status alpha yang sama ditukar (AT ke AB, BT ke BB, CT ke CB).

Pada asasnya, rentetan yang berubah boleh berubah arah dan motor membalikkan urutan arah. Kawalan on / off motor dicapai dengan Output Enable (Pin 7).

Bila dibiarkan terputus, bekalan arus dalaman 25 μA membenarkan penjujukan output pemacu utama dan pemacu asas. Apabila dibumikan, output pemacu bahagian atas dimatikan dan pemacu dasar didorong ke rendah, membangkitkan motor ke pesisir dan output Kesalahan dicetuskan.

Pengereman motor dinamik memungkinkan margin perlindungan yang lebih tinggi dapat dikembangkan menjadi peranti akhir. Sistem brek dicapai dengan meletakkan Brake Input (Pin 23) anda dalam status yang lebih tinggi.

Ini membawa kepada output pemacu teratas untuk dimatikan dan pemacu bawah untuk diaktifkan, memendekkan motor yang dihasilkan EMF semula. Input brek mempunyai pertimbangan mutlak, sepenuh hati terhadap semua input lain. Striamlines resistor tarik 40 kΩ dalaman yang dihubungkan menggunakan suis keselamatan program dengan menjamin pengaktifan brek sekiranya dibuka atau dimatikan.

Jadual kebenaran logik peralihan ditunjukkan di bawah. Gerbang NOR 4 input digunakan untuk memeriksa input brek dan input ke 3 BJT output pemacu teratas.

Objektifnya biasanya adalah mematikan brek sebelum output pemacu teratas mencapai status tinggi. Ini membolehkan anda mengelakkan penyewaan suis kuasa atas dan asas yang diselaraskan.

Dalam program pemacu motor separuh gelombang, komponen pemacu teratas umumnya tidak diperlukan dan dalam kebanyakan kes tidak terpisahkan. Dengan keadaan seperti ini, pengereman masih dapat dicapai kerana gerbang NOR mengesan voltan asas ke BJT keluaran pemacu teratas.

Ralat-Penguat

Keefisienan yang lebih baik, penguat ralat yang dikompensasi sepenuhnya dengan akses aktif ke setiap input dan output (Pin # 11, 12, 13) ditawarkan untuk membantu pelaksanaan pengendalian kelajuan motor gelung tertutup.

Penguat dilengkapi dengan kenaikan voltan DC standard 80 dB, lebar jalur keuntungan 0.6 MHz, bersama dengan julat voltan mod input yang luas yang membentang dari tanah ke Vref.

Dalam kebanyakan program kawalan kelajuan gelung terbuka, penguat disiapkan sebagai pengikut voltan kenaikan kesatuan dengan input tidak berpasangan yang digabungkan dengan bekalan voltan set laju.

Pengayun Frekuensi pengayun tanjakan dalaman dihubungkan dengan keras melalui nilai-nilai yang diputuskan untuk elemen masa RT dan CT.

Kapasitor CT akan dicas melalui Output Rujukan (Pin 8) dengan menggunakan perintang RT dan dikeluarkan melalui transistor pelepasan dalaman.

Voltan puncak dan pit biasanya ialah 4.1 V dan 1.5 V. Untuk menawarkan skimp yang baik di antara kebisingan yang dapat didengar dan prestasi pertukaran output, disarankan frekuensi pengayun dalam pemilihan 20 hingga 30 kHz. Rujuk pada Rajah 1 untuk pemilihan komponen.

Modulator Lebar Nadi

Modulasi lebar-nadi bersepadu menawarkan pendekatan berkesan efektif untuk mengatur kelajuan motor dengan mengubah voltan standard yang berlaku pada setiap belitan stator sepanjang rangkaian peralihan.

Semasa CT melepaskan, pengayun memodelkan setiap kait, memungkinkan pengaliran output pemacu atas dan bawah. Pembanding PWM mengatur semula kait atas, mengakhiri penyewaan output pemacu yang lebih rendah apabila tanjakan positif CT berubah menjadi melebihi hasil penguat ralat.

Rajah pemasaan lebar-lebar-modulator ditunjukkan dalam Rajah 21.

Modulasi lebar nadi untuk pengurusan kelajuan hadir secara eksklusif pada output pemacu yang lebih rendah. Had semasa Fungsi berterusan motor yang mungkin terlalu banyak membawa kepada kepanasan dan kerosakan yang tidak dapat dielakkan.

Situasi yang merugikan ini dapat dielakkan dengan mudah bersamaan dengan penggunaan had arus kitaran − demi −.

Artinya, setiap kitaran on dianggap sebagai fungsi bebas. Sekatan arus kitaran − demi is dicapai dengan mengesan penumpukan arus stator setiap kali suis output mencetuskan, dan setelah merasakan keadaan arus tinggi, segera mematikan suis dan menahannya untuk jangka masa selang tanjakan pengayun yang luar biasa.

Arus stator diubah menjadi voltan dengan menggunakan perintang penginderaan RS yang dirujuk ke tanah (Rajah 36) sejajar dengan 3 transistor suis bahagian bawah (Q4, Q5, Q6).

Voltan yang ditetapkan di sepanjang perintang jangkaan diawasi dengan Input Sense Semasa (Pin 9 dan 15), dan dibandingkan dengan titik rujukan 100 mV dalaman.

Input pembanding rasa semasa dilengkapi dengan mod mod input biasa kira-kira 3.0 V.

Sekiranya toleransi deria arus 100 mV dilampaui, pembanding menetapkan semula pengunci suis bawah dan konduksi suis output akhir. Nilai untuk perintang penginderaan semasa sebenarnya:

Rs = 0.1 / Istator (maksimum)

Output Kesalahan bermula ketika berada dalam keadaan amp tinggi. Pengaturan PWM dual-latch memastikan bahawa hanya satu denyut pencetus output tunggal yang timbul semasa rutin pengayun tertentu, sama ada berakhir atau tidak dengan keluaran penguat ralat atau pembanding had semasa.

Pengatur cip 6.25 V (Pin 8) menawarkan arus pengecasan untuk kapasitor pemasaan osilator, titik rujukan untuk penguat ralat, yang membolehkannya menyalurkan arus 20 mA yang sesuai untuk menghidupkan sensor secara khusus dalam program voltan rendah.

Dalam tujuan voltan yang lebih besar, ini menjadi penting untuk menukar kuasa yang dikeluarkan dari pengatur dari IC. Ini pasti dapat dicapai dengan bantuan transistor pas yang lain seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 22.

Titik penanda aras 6.25 V sepertinya diputuskan untuk membolehkan rendering litar NPN langsung, di mana sahaja Vref - VBE melepasi voltan minimum yang diperlukan oleh sensor Hall Effect di atas panas.

Mempunyai pelbagai jenis transistor yang betul dan pemanas badan yang mencukupi, sebanyak 1 amp arus beban dapat dibeli.

Penguncian undervoltage

Lockout Undervoltage tiga arah telah disatukan untuk mengurangkan bahaya pada IC dan transistor suis kuasa alternatif. Semasa faktor bekalan kuasa rendah, memastikan fakta bahawa IC dan sensor berfungsi sepenuhnya, dan terdapat voltan output pemacu asas yang mencukupi.

Bekalan kuasa positif ke IC (VCC) dan pemacu rendah (VC) masing-masing diperiksa oleh pembanding bebas yang mendapat ambang pada 9.1 V. Tahap khusus ini menjamin perjalanan gerbang yang mencukupi diperlukan untuk mencapai RDS (hidup) rendah setiap kali menggerakkan daya biasa Peralatan MOSFET.

Bila-bila masa secara langsung menghidupkan sensor Hall dari rujukan, operasi sensor yang tidak sesuai muncul sekiranya voltan output titik rujukan turun di bawah 4.5 V.

Pembanding ke-3 boleh digunakan untuk mengenali masalah ini.

Apabila lebih daripada satu pembanding mengambil situasi voltan rendah, Output Kesalahan dihidupkan, larian teratas dimatikan dan output pemacu asas disusun dalam titik rendah.

Setiap pembanding memasukkan histeresis untuk melindungi terhadap amplitud ketika merapatkan ambang batas masing-masing.

Keluaran Kesalahan

Output Fault pengumpul terbuka (Pin 14) bertujuan untuk memberikan perincian analisis sekiranya berlaku kerosakan proses. Ia mempunyai kemampuan arus sink 16 mA dan secara khusus dapat mendorong diod pemancar cahaya untuk isyarat yang dapat dilihat. Tambahan pula, ia sebenarnya dihubungkan dengan logik TTL / CMOS untuk digunakan dalam program yang dikendalikan oleh mikropemproses.

Output Kesalahan berkesan rendah sementara lebih daripada satu situasi berikutnya berlaku:

1) Kod Input Sensor Tidak Sah

2) Output Diaktifkan mengikut logik [0]

3) Input Rasa Semasa lebih daripada 100 mV

4) Penguncian Undervoltage, pengaktifan 1 atau lebih tinggi pembanding

5) Heat Shutdown, suhu persimpangan optimum semakin maksimal. Output eksklusif ini juga dapat digunakan untuk membezakan antara permulaan motor atau fungsi bertahan dalam keadaan yang tergenang.

Dengan bantuan rangkaian RC di antara Output Kesalahan dan input yang diaktifkan, ini bermakna anda dapat mengembangkan penutupan tertunda yang tertangguh dengan masa yang berkaitan dengan arus.

Litar tambahan yang ditunjukkan dalam Rajah 23 membantu memulakan sistem motor dengan mudah dengan beban inersia yang lebih tinggi dengan memberikan torsi pengambilan tambahan, sementara masih selamat melindungi perlindungan arus. Tugas ini dicapai dengan meletakkan had semasa ke nilai berikutnya daripada minimum untuk jangka masa yang ditetapkan. Dalam keadaan arus yang terlalu panjang, kapasitor CDLY akan mengecas, membangkitkan input yang memungkinkan untuk menyebarkan toleransi ke keadaan rendah.

Selak kini dapat dibentuk oleh kitaran maklum balas positif dari Fault Output hingga Output Enable. Apabila diatur, dengan Input Sense Semasa, ia hanya dapat diset semula dengan memendekkan CDLY atau mengitar semula bekalan kuasa.

Skema BLDC Watt Tinggi Berfungsi Penuh

Litar pengawal BLDC arus tinggi yang berfungsi sepenuhnya, menggunakan peranti yang dijelaskan di atas dapat dilihat di bawah, ia dikonfigurasi sebagai mod gelombang penuh, 3 fasa, 6 langkah: