Επιλέγοντας μεταξύ α Πρόγραμμα οδήγησης κινητήρα BLDC χωρίς αισθητήρακαι αΠρόγραμμα οδήγησης κινητήρα BLDC αισθητήρα Hallείναι μια σημαντική απόφαση στο σχεδιασμό του συστήματος κινητήρα BLDC. Οι δύο προσεγγίσεις χρησιμοποιούν διαφορετικές μεθόδους για τον προσδιορισμό της θέσης του ρότορα και η καθεμία έχει συγκεκριμένα πλεονεκτήματα και περιορισμούς.

Γενικά, ο έλεγχος του αισθητήρα Hall παρέχει άμεση ανάδραση της θέσης του ρότορα και αξιόπιστη εκκίνηση από μηδενική ταχύτητα, ενώ ο έλεγχος χωρίς αισθητήρα εξαλείφει τους αισθητήρες Hall και χρησιμοποιεί τα ηλεκτρικά σήματα του κινητήρα —συνήθως back-EMF— για να εκτιμήσει τη θέση του ρότορα.Η κατάλληλη επιλογή εξαρτάται από τον κινητήρα, το φορτίο εκκίνησης, το εύρος στροφών, το κόστος, την καλωδίωση και τις απαιτήσεις εφαρμογής.

Ένας τριφασικός κινητήρας BLDC χρειάζεται πληροφορίες θέσης ρότορα για να καθορίσει πότε πρέπει να αλλάξει τις φάσεις του κινητήρα.

Ένας κινητήρας BLDC αισθητήρα Hall χρησιμοποιεί συνήθως τρεις αισθητήρες εφέ Hall που είναι εγκατεστημένοι στο εσωτερικό του κινητήρα. Τα ψηφιακά τους σήματα υποδεικνύουν την ηλεκτρική θέση του ρότορα, επιτρέποντας στον ελεγκτή να επιλέξει την κατάλληλη κατάσταση μεταγωγής.

Σε ένα συμβατικό σύστημα έξι βημάτων, τα τρία σήματα Hall προσδιορίζουν έξι έγκυρους ηλεκτρικούς τομείς 60 ηλεκτρικών μοιρών ο καθένας.

Ένας κινητήρας BLDC χωρίς αισθητήρα δεν απαιτεί αισθητήρες Hall. Στον παραδοσιακό έλεγχο χωρίς αισθητήρα έξι βημάτων, ο ελεγκτής παρακολουθεί την Πίσω Ηλεκτροκινητική Δύναμη (Back-EMF) της φάσης του πλωτού κινητήρα και χρησιμοποιεί πληροφορίες μηδενικής διασταύρωσης για να εκτιμήσει τη θέση του ρότορα και να καθορίσει το χρόνο μεταγωγής.

Η βασική διαφορά λοιπόν είναι:

Αισθητήρας Hall:

• Θέση ρότορα → Αισθητήρες Hall → Ελεγκτής → Εναλλαγή

Χωρίς αισθητήρα:

• Περιστροφή ρότορα → Πίσω-EMF → Εκτίμηση θέσης → Ελεγκτής → Εναλλαγή

Ο βασικός περιορισμός του παραδοσιακού ελέγχου BEMF χωρίς αισθητήρα είναι ότι το back-EMF εξαρτάται από την ταχύτητα περιστροφής του κινητήρα. Σε στάση δεν υπάρχει ουσιαστικά back-EMF, επομένως ο ελεγκτής δεν μπορεί να λάβει τη θέση του ρότορα μόνο από το BEMF και πρέπει να χρησιμοποιήσει μια στρατηγική εκκίνησης.

Σε έναν κινητήρα BLDC που βασίζεται σε Hall, οι αισθητήρες Hall ανιχνεύουν το μαγνητικό πεδίο του ρότορα μόνιμου μαγνήτη.

Ο ελεγκτής διαβάζει τις καταστάσεις Hall και καθορίζει σε ποιον ηλεκτρικό τομέα βρίσκεται αυτή τη στιγμή ο ρότορας.

Μια απλοποιημένη ακολουθία ελέγχου είναι:

Σήμα Hall → Θέση ρότορα → Εναλλαγή → Περιστροφή κινητήρα

Για ένα συμβατικό σύστημα έξι βημάτων τριών αιθουσών, τα σήματα αισθητήρων παρέχουν έξι έγκυρες καταστάσεις θέσης που αντιστοιχούν στους έξι τομείς εναλλαγής.

• Αξιόπιστη εκκίνηση
• Καλός έλεγχος χαμηλής ταχύτητας
• Άμεσες πληροφορίες θέσης ρότορα
• Κατάλληλο για εφαρμογές που απαιτούν ροπή εκκίνησης
• Σχετικά απλή λογική αντικατάστασης

• Απαιτεί αισθητήρες Hall μέσα στον κινητήρα
• Απαιτεί πρόσθετη καλωδίωση
• Προσθέτει εξαρτήματα και απαιτήσεις συναρμολόγησης
• Η εγκατάσταση αισθητήρα μπορεί να αυξήσει την πολυπλοκότητα της κατασκευής του κινητήρα
• Η καλωδίωση και τα σήματα της αίθουσας εξακολουθούν να απαιτούν κατάλληλο σχεδιασμό EMI

Σε ένα παραδοσιακό σύστημα BLDC έξι βημάτων χωρίς αισθητήρα, κινούνται δύο φάσεις κινητήρα ενώ η τρίτη φάση αφήνεται να επιπλέει.

Ο ελεγκτής παρακολουθεί την αιωρούμενη φάση.

Όταν ο κινητήρας περιστρέφεται, οι μόνιμοι μαγνήτες δημιουργούν back-EMF στις περιελίξεις του κινητήρα. Ο ελεγκτής ανιχνεύει τη διέλευση από το μηδέν πίσω-EMF και χρησιμοποιεί αυτές τις πληροφορίες για να συγχρονίσει το επόμενο συμβάν μεταγωγής.

Μια απλοποιημένη διαδικασία είναι:

Περιστροφή κινητήρα

↓

Δημιουργήθηκε Back-EMF

↓

Εντοπίστηκε αιωρούμενη φάση

↓

Εντοπίστηκε μηδενική διέλευση

↓

Εκτιμώμενη θέση ρότορα

↓

Επόμενη Μετατροπή

Αυτό εξαλείφει την ανάγκη για φυσικούς αισθητήρες θέσης ρότορα.

Αυτή είναι μια από τις πιο σημαντικές διαφορές μηχανικής.

Όταν ένας κινητήρας BLDC είναι σταματημένος:

Ταχύτητα κινητήρα ≈ 0 → Back-EMF ≈ 0

Επομένως, ο ελεγκτής δεν μπορεί αρχικά να βασίζεται στο BEMF για τον προσδιορισμό της θέσης του ρότορα.

Ένας οδηγός χωρίς αισθητήρα χρειάζεται συνήθως μια σειρά αρχικής εκκίνησης για να επιταχύνει τον κινητήρα έως ότου είναι διαθέσιμο ένα επαρκώς ανιχνεύσιμο σήμα BEMF.

Αυτό σημαίνει ότιΤο φορτίο εκκίνησης του κινητήρα είναι ένας κρίσιμος παράγοντας κατά την επιλογή ενός προγράμματος οδήγησης BLDC χωρίς αισθητήρα.

Για παράδειγμα, ένας οδηγός χωρίς αισθητήρα μπορεί να λειτουργεί πολύ καλά με έναν ελαφρά φορτωμένο ανεμιστήρα, αλλά να δυσκολεύεται να εκκινήσει μια αντλία, έναν ανεμιστήρα ή ένα μηχανικό σύστημα με υψηλές απαιτήσεις ροπής εκκίνησης, εάν οι παράμετροι κινητήρα και οδηγού δεν ταιριάζουν σωστά.

Δεν υπάρχει καθολική απάντηση.

Η σωστή επιλογή εξαρτάται από την εφαρμογή.

• Οι αισθητήρες Hall δεν είναι διαθέσιμοι
• Το χαμηλότερο κόστος BOM είναι σημαντικό
• Προτιμάται η απλοποιημένη καλωδίωση του κινητήρα
• Η μηχανική ολοκλήρωση πρέπει να απλοποιηθεί
• Ο κινητήρας λειτουργεί συνήθως σε μεσαία ή υψηλή ταχύτητα
• Η εφαρμογή είναι ανεμιστήρας, αντλία, ανεμιστήρας ή παρόμοιο περιστρεφόμενο φορτίο
• Η εφαρμογή δεν απαιτεί ακριβή θέση ρότορα σε μηδενική ταχύτητα

• Η αξιόπιστη εκκίνηση είναι κρίσιμη
• Απαιτείται υψηλή ροπή εκκίνησης
• Ο κινητήρας λειτουργεί συχνά σε πολύ χαμηλές στροφές
• Η θέση του ρότορα πρέπει να είναι διαθέσιμη από στάση
• Η εφαρμογή χρησιμοποιεί ήδη κινητήρα εξοπλισμένο με Hall
• Το σύστημα ελέγχου χρειάζεται άμεση ανατροφοδότηση θέσης Hall

Αυτά είναι ζητήματα επιλογής μηχανικής και όχι απόλυτοι κανόνες. Ένας συγκεκριμένος κινητήρας και φορτίο θα πρέπει πάντα να αξιολογούνται μαζί με τον ελεγκτή.

Επιλέγοντας ένα πρόγραμμα οδήγησης BLDC μόνο σύμφωνα μετάση και ρεύμαδεν είναι επαρκής.

Οι μηχανικοί θα πρέπει επίσης να εξετάσουν:

• Διαμόρφωση περιέλιξης κινητήρα
• Ονομαστική τάση
• Ονομαστικό ρεύμα
• Ρεύμα αιχμής/εκκίνησης
• Εύρος στροφών κινητήρα
• Αριθμός πόλων
• Χαρακτηριστικά Back-EMF
• Διάταξη αισθητήρα Hall, εάν υπάρχει
• Ροπή εκκίνησης
• Μηχανικό φορτίο
• Απαιτούμενη επιτάχυνση
• Συχνότητα PWM
• Θερμοκρασία λειτουργίας
• Απαιτήσεις προστασίας

Για συστήματα χωρίς αισθητήρες, τα χαρακτηριστικά BEMF και η συμπεριφορά εκκίνησης είναι ιδιαίτερα σημαντικά.

Για συστήματα που βασίζονται σε Hall, πρέπει επίσης να επαληθευτεί ο τύπος αισθητήρα Hall, η ηλεκτρική γωνία Hall, η ακολουθία σήματος και η σχέση καλωδίωσης φάσης/Hall.

Η JUYI Tech παρέχει λύσεις ελέγχου BLDC χωρίς αισθητήρες και αισθητήρες Hall, συμπεριλαμβανομένων των IC ελεγκτών και των πλακών προγραμμάτων οδήγησης.

Αυτό επιτρέπει στους μηχανικούς να επιλέξουν μια αρχιτεκτονική ελέγχου σύμφωνα με τις πραγματικές απαιτήσεις κινητήρα και εφαρμογής.

ΟJY01είναι ιδιαίτερα σημαντικό όταν οι μηχανικοί χρειάζονται ευελιξία μεταξύ των σχεδίων κινητήρων με αισθητήρα Hall και χωρίς αισθητήρα.

Έχει σχεδιαστεί ως IC ελεγκτή BLDC διπλής λειτουργίας που υποστηρίζει και τα δύο:

• Μοτέρ BLDC αισθητήρα Hall
• Μοτέρ BLDC χωρίς αισθητήρα

Το JY01 χρησιμοποιεί τεχνολογία κίνησης SPWM και περιλαμβάνει λειτουργίες όπως ομαλή εκκίνηση, έλεγχος ρεύματος, προστασία υπερφόρτωσης, προστασία κλειδώματος ρότορα και ανάδραση ταχύτητας.

Σύμφωνα με την τεκμηρίωση της εφαρμογής JY01, το IC μπορεί να διαμορφωθεί για λειτουργία Hall ή χωρίς αισθητήρα. Σε λειτουργία χωρίς αισθητήρα, η ρύθμιση της ροπής εκκίνησης είναι ιδιαίτερα σημαντική, επειδή η ανεπαρκής ροπή εκκίνησης μπορεί να αποτρέψει την εκκίνηση, ενώ η υπερβολική ροπή εκκίνησης μπορεί να συμβάλει σε κούνημα ή αντίστροφη κίνηση.

Αυτό καθιστά το JY01 μια χρήσιμη επιλογή για μηχανικούς που θέλουν μια πλατφόρμα ελεγκτή που να μπορεί να φιλοξενήσει σχέδια κινητήρα BLDC Hall και χωρίς αισθητήρα.

Για εφαρμογές που απαιτούν ειδικά έλεγχο χωρίς αισθητήρα, η JUYI Tech προσφέρει προϊόντα που βασίζονται σε IC ελέγχου BLDC χωρίς αισθητήρα, όπωςJY03B.

ΟJY03Bείναι ένα IC ελέγχου κινητήρα BLDC χωρίς αισθητήρα 9–36 V σε συσκευασία SSOP-28. Ενσωματώνει τον πυρήνα ελέγχου κινητήρα, τους οδηγούς πύλης MOSFET, τη ρύθμιση τάσης και άλλες λειτουργίες ελέγχου σε ένα ενιαίο IC, μειώνοντας την απαιτούμενη ποσότητα εξωτερικού κυκλώματος ελέγχου.

Για παράδειγμα, τοJYQD-V9.3Eείναι μια τριφασική πλακέτα προγράμματος οδήγησης BLDC χωρίς αισθητήρα 10–36 V που βασίζεται στο JY03B, με PWM και αναλογικό έλεγχο ταχύτητας 0–5 V και έξοδο παλμού ταχύτητας FG.

Αυτός ο τύπος λύσης είναι κατάλληλος για εφαρμογές όπου δεν απαιτούνται αισθητήρες Hall και προτιμάται μια συμπαγής αρχιτεκτονική ελέγχου BLDC χωρίς αισθητήρες.

Για κινητήρες εξοπλισμένους με Hall, η JUYI Tech παρέχει επίσης αποκλειστικές πλακέτες οδήγησης με αισθητήρες Hall.

Για παράδειγμα, τοJYQD-V7.3E2είναι μια πλακέτα οδηγού κινητήρα BLDC με εφέ Hall 24 V με μέγιστη ονομαστική ένταση ρεύματος 15 A, αναλογικό έλεγχο ταχύτητας 0–5 V, έλεγχο ταχύτητας PWM και έξοδο παλμού ταχύτητας. Έχει σχεδιαστεί για κινητήρες BLDC με αισθητήρα Hall με διαμόρφωση Hall 120°.

Μια άλλη επιλογή είναι ηJYQD-YL02D, μια πλακέτα οδηγού BLDC δύο καναλιών που υποστηρίζει λειτουργία 12–36 V και κινητήρες BLDC αισθητήρα Hall 120°.

Επομένως, το χαρτοφυλάκιο προϊόντων της JUYI Tech καλύπτει και τις δύο πλευρές της επιλογής:

BLDC χωρίς αισθητήρα

• JY03B
• JYQD-V9.3E
• Άλλες σειρές JYQD χωρίς αισθητήρες

Αισθητήρας Hall BLDC

• JY01
• JYQD-V7.3E2
• JYQD-YL02D
• Άλλες λύσεις προγράμματος οδήγησης αισθητήρα Hall

Το τρέχον χαρτοφυλάκιο προϊόντων JUYI Tech περιλαμβάνει επίσης ξεχωριστά προϊόντα ελεγκτών BLDC χωρίς αισθητήρα, αισθητήρα Hall και διπλής λειτουργίας.

Καμία μέθοδος δεν είναι παγκοσμίως καλύτερη. Ο έλεγχος χωρίς αισθητήρα αφαιρεί τους αισθητήρες Hall και απλοποιεί τη διεπαφή του κινητήρα, ενώ οι αισθητήρες Hall παρέχουν άμεσες πληροφορίες θέσης ρότορα και αξιόπιστη λειτουργία από μηδενική ταχύτητα.

Ναι, αλλά συνήθως απαιτεί μια αποκλειστική στρατηγική εκκίνησης, επειδή το back-EMF δεν είναι διαθέσιμο ή είναι πολύ αδύναμο σε στάση και πολύ χαμηλή ταχύτητα.

Ναί. Οι αισθητήρες Hall παρέχουν πληροφορίες για τη θέση του ρότορα ακόμα και όταν ο κινητήρας είναι ακίνητος, γεγονός που καθιστά την εναλλαγή εκκίνησης πιο απλή.

Ναί. Το JY01 έχει σχεδιαστεί ως IC ελεγκτή διπλής λειτουργίας για κινητήρες BLDC με αισθητήρα Hall και χωρίς αισθητήρα.

Το JY03B είναι αIC ελέγχου κινητήρα BLDC χωρίς αισθητήρα. Για εφαρμογές με αισθητήρες Hall, η JUYI Tech παρέχει άλλα προϊόντα, συμπεριλαμβανομένων λύσεων που βασίζονται σε JY01 και πλακέτες προγραμμάτων οδήγησης με αισθητήρες Hall.

Η επιλογή μεταξύ ελέγχου BLDC χωρίς αισθητήρα και αισθητήρα Hall θα πρέπει να βασίζεται στις πλήρεις απαιτήσεις του κινητήρα και της εφαρμογής - όχι απλώς στο αν μια τεχνολογία είναι νεότερη ή φθηνότερη.

Έλεγχος BLDC χωρίς αισθητήραμπορεί να απλοποιήσει την καλωδίωση, να μειώσει τα εξαρτήματα που σχετίζονται με τον αισθητήρα και να παρέχει μια αποτελεσματική λύση για ανεμιστήρες, αντλίες, φυσητήρες και άλλες εφαρμογές όπου η αξιόπιστη λειτουργία μέσης/υψηλής ταχύτητας είναι πιο σημαντική από την άμεση ανάδραση της θέσης του ρότορα σε στάση.

Έλεγχος BLDC αισθητήρα Hallπαρέχει άμεσες πληροφορίες για τη θέση του ρότορα και είναι ιδιαίτερα χρήσιμο όταν απαιτείται αξιόπιστη εκκίνηση, λειτουργία σε χαμηλή ταχύτητα ή υψηλή ροπή εκκίνησης.

Η JUYI Tech υποστηρίζει και τις δύο αρχιτεκτονικές μέσω των IC ελέγχου BLDC διπλής λειτουργίας JY01, JY02A, IC ελέγχου BLDC χωρίς αισθητήρες JY03B, πλακέτες προγράμματος οδήγησης αισθητήρων Hall, πλακέτες προγραμμάτων οδήγησης χωρίς αισθητήρες και προσαρμοσμένες λύσεις ελέγχου κινητήρα BLDC. Η καταλληλότερη λύση θα πρέπει να επιλέγεται σύμφωνα με τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά του κινητήρα, το φορτίο εκκίνησης, την ταχύτητα λειτουργίας και τις απαιτήσεις εφαρμογής.

• Πώς Λειτουργεί η Πίσω Ανίχνευση EMF;
• Πώς να επιλέξετε το σωστό πρόγραμμα οδήγησης κινητήρα BLDC