Kolmefaasilise BLDC mootori juhtimis- ja juhtimissüsteemide lihtsustamise strateegia
Kõrge integreeritud pooljuhttooted ei ole mitte ainult tarbekaupade suundumus, vaid ka järk-järgult tungivad mootorikontrolli rakendusse. Samal ajal näitavad harjadeta DC (BLDC) mootorid paljudel turgudel, näiteks autotööstuses ja meditsiinilises rakenduses sama hoogu, ning nende turuosa on järk-järgult suurem teist tüüpi mootoritest. BLDC mootorite kasvav nõudlus ja sellega seotud mootoritehnoloogiate küpsus on BLDC mootori juhtimissüsteemide arendusstrateegia kujunenud diskreetsete ahelatega kolmeks erinevaks kategooriaks. Need kolm peamist tüüpi lahendusi on jagatud süsteemi-on-chip (SoC), rakendusepõhiste standardsete toodete (ASSP) ja kahe kiibiga lahendusteks.
Mootorisüsteemi projekteerimisinstrumendid eelistavad neid kolme peamist lahendust, kuna need vähendavad rakenduste jaoks vajalike komponentide arvu ja vähendavad disaini keerukust. Kuid igal strateegial on oma tugevused ja nõrkused. Käesolevas artiklis käsitletakse neid kolme võimalust ja seda, kuidas neid saab projekteerimise ja paindlikkuse vahel kaubelda.
Mootori põhisüsteem koosneb kolmest põhimootusest: toiteplokk, mootori ajam ja juhtimiskeskus. Joonisel 1 on näidatud traditsioonilise diskreetse mootorisüsteemi disain. Mootorisüsteemid sisaldavad tavaliselt lihtsat RISC-protsessorit, millel on sisseehitatud välklamp, mis juhib välist MOSFETt, juhtides väravajuht. Protsessor võib ka mootorit juhtida otse läbi integreeritud MOSFETi ja pingeregulaatori, mis võimaldab protsessorit ja draiverit.
SoC mootori ajam ühendab kõik eespool nimetatud moodulid ja on programmeeritav paljude rakenduste jaoks. Lisaks on see ideaalne rakenduste jaoks, mis vajavad ruumi optimeerimist ruumipiirangute tõttu. Kuid selle vähese töötlemise jõudlust ja piiratud sisemist mälu ei saa rakendada mootorisüsteemidele, mis vajavad täiustatud juhtimist. SoC mootorijuhi IC-ide veel üks puudus on piiratud arendusvahendid, näiteks püsivara arenduskeskkonna puudumine. See on täiesti vastupidine asjaolule, et enamus tööstusharu juhtivatest mikrokontrolleritarnijatest pakuvad laia valikut hõlpsasti kasutatavaid tööriistu.
ASSP mootoriajamid on mõeldud konkreetseks alaks ja kõik on kitsa rakenduse jaoks optimeeritud. See võtab väga vähe ruumi ja ei nõua tarkvara kohandamist. Lisaks sobib see kasutamiseks ruumiliselt piiratud rakendustes. Joonisel 2 on näidatud 10-kontaktiga DFN ventilaatori mootori juhi plokkskeem. Kuna ASSP mootorajamid on sageli keskendunud suuremahulistele tootmisrakendustele, on neil sageli suurepärased hinna / jõudluse näitajad. See aga ei tähenda seda, et ASSP-draividel töötavad mootorid peavad jõudlust ohverdama. Näiteks saavad kõige kaasaegsemad ASSP mootorajamid BLDC-mootorid juhtida sensorsi ja sinusoidaalsete algoritmidega, mis varem nõudsid suure jõudlusega mikrokontrollereid. Siiski puudub ASSP-i toodetel programmeeritavus ja ei kohandata jõudlust, mis piirab nende võimet kohaneda muutuvate turunõudmistega.
Ehkki tänapäeva elektroonikas on suur integratsioon, on tänapäeva elektroonikasektori peamine suundumus, on endiselt kasvav nõudlus kahekihiliste lahenduste järele, millel on rikkad analoogjuhikud ja intelligentsed analoog-mikrokontrollerid. Kahe kiibi strateegia võimaldab disaineritel valida mitmesuguste mikrokontrollerite abil sensoorse kommutatsiooni või sensoriteta kommutatsiooni trapetsikujulise või sinusoidaalse ajamitehnoloogia abil. Selle lahenduse kasutamisel on oluline toetava juhtkiibi valik. Ideaalne kaaslipikomplekt peaks sisaldama vähemalt järgmisi funktsioone:
Tõhus, reguleeritav regulaator elektritarbimise vähendamiseks ja igat liiki mikrokontrollerite toitmiseks
Järelevalve- ja taustteabe töötlemise moodulid, mis tagavad mootori turvalise käitumise ja võimaldavad hosti ja draivi kahesuunalist suhtlemist
Valikulised parameetrid, mis optimeerivad jõudlust, ilma täiendavate programmeerimisvajadusteta
MOSFETi või BLDC mootorite nimivõimsus
Tavaliselt on SoC-i ja ASSP mootorajamiga mootorisüsteemi disainerid kasutanud mitte ainult kõige vähem komponente, vaid ka mõõdukat paindlikkust. Siiski on sellistel kõrgelt integreeritud lahendustel erinevad piirangud, näiteks fikseeritud funktsioonid, piiratud mälumaht ja töötlusvõimsus. Tabelis 1 võrreldakse kolme peamist BLDC mootori juhtimisstrateegiat, mida on kirjeldatud ülalpool.
Võrreldes diskreetsete konstruktsioonidega, ei lase kaasaegsed mootori juhtimis- ja juhtimislahendused mitte ainult vähendada materjalide arveid, vaid ka vähendada süsteemi väljatöötamise aega, kuid ei mõjuta valitud BLDC mootorite optimeeritud ehitussüsteeme. Pooljuhtide müüjate riistvara ja püsivara viidete kujundused ja raamatukogud võivad oluliselt vähendada arendusaega ja kiirendada mootorite juhtimise ja juhtimise kontseptsioonide ajakohastamist.
