Rơle động cơ xe ưu điểm
Một số người hỏi, có rất nhiều phương pháp có thể được sử dụng để lái động cơ ô tô. Tại sao họ vẫn sử dụng rơle để lái xe? Bài viết này sẽ giải thích vấn đề này và hiểu những lợi thế của rơle.
Với việc áp dụng các mạch tích hợp (IC) nhỏ hơn và thông minh hơn trong các hệ thống điện ô tô, đã đến lúc bắt đầu giải quyết vấn đề mù: tại sao chúng ta vẫn ở trong mô-đun cửa sổ trời, bộ điều chỉnh cửa sổ, khóa điện, bánh sau? Điều khiển động cơ bằng rơle trong thang máy, ghế bộ nhớ, máy nén và bơm? Tất nhiên, việc sử dụng rơle rất rẻ và đơn giản để thiết kế, nhưng chức năng của chúng có vẻ cồng kềnh đối với các ứng dụng động cơ hiện đại, do tuổi thọ hạn chế và kích thước giải pháp lớn. Đối với các giải pháp yên tĩnh, nhỏ và an toàn, IC trạng thái rắn là lựa chọn tốt nhất cho các ứng dụng điều khiển động cơ ô tô.
Kích thước giải pháp
Chúng ta hãy so sánh hai giải pháp, như trong Hình 1: Một giải pháp rơle điển hình và một giải pháp trạng thái rắn tương đương có cùng điện áp và dòng điện định mức.
Đo động cơ hiện tại
Đối với bất kỳ loại quy định hiện hành nào, cả rơle và hệ thống trạng thái rắn đều yêu cầu điện trở shunt. Giải pháp chuyển tiếp yêu cầu một mạch khuếch đại riêng biệt để tăng điện áp đo được trên điện trở có ý nghĩa. Sau đó, điện áp tăng được gửi đến bộ chuyển đổi tương tự sang số (ADC) của vi điều khiển (MCU) để logic kỹ thuật số trong MCU có thể xác định khi nào tắt động cơ hoặc giới hạn dòng điện. Tuy nhiên, trình điều khiển động cơ trạng thái rắn thường tích hợp bộ khuếch đại shunt dòng điện phía thấp, do đó, thành phần riêng biệt duy nhất cần có là một điện trở cảm giác dòng duy nhất. Hình 2 cho thấy sự khác biệt giữa IC ổ đĩa động cơ tích hợp và cấu trúc liên kết mạch đo dòng điện rời rạc.
Giao diện với MCU
Khi kết nối rơle và giải pháp trạng thái rắn với MCU, IC trạng thái rắn thường thực hiện kết nối trực tiếp giữa đầu vào và đầu ra mục đích chung (GPIO) của MCU và chân chuyển đổi tương tự sang số (ADC). Các IC này thường đủ linh hoạt để kết nối điện áp mức logic 1.8, 3.3 hoặc 5V với điện trở kéo xuống trên mặt đất, trở kháng cao. Đối với các giải pháp rơle, một số mức tăng dòng điện tương tự được yêu cầu để điều khiển cuộn dây điện từ trong rơle để đạt được điều khiển đầu vào tương tự. Hình 3 cho thấy sự khác biệt về cấu trúc liên kết mạch kết nối rơle và ổ đĩa trạng thái rắn với MCU.
Đường cong tốc độ động cơ
Đường cong tốc độ động cơ với rơle rất không hiệu quả. Nhà thiết kế có thể sử dụng rơle để đạt được các sơ đồ điều khiển đa tốc độ cho cửa sổ điện, cửa nâng, cửa sổ trời, cửa trượt hoặc máy bơm thông qua các điện trở có kích thước khác nhau được đặt nối tiếp với động cơ hoặc động cơ nhiều cuộn dây với tốc độ khác nhau. Cả hai giải pháp đều yêu cầu nhiều rơle hơn nếu tốc độ khác nhau được chọn và nhiều rơle hơn đòi hỏi nhiều không gian bảng hơn và các thành phần riêng biệt.
Với giải pháp trạng thái rắn, bạn chỉ cần cung cấp hai tín hiệu điều chế độ rộng xung (PWM) từ MCU cho trình điều khiển động cơ của TI để kiểm soát tốc độ động cơ. Trên DRV8702-Q1 và DRV8703-Q1, TI cung cấp chế độ pha / kích hoạt trong đó chỉ có một tín hiệu PWM được áp dụng cho chân kích hoạt, trong khi chân logic cao hoặc thấp pha đơn giản điều khiển hướng của động cơ. Tín hiệu PWM mức logic được chuyển đổi trực tiếp sang cổng MOSFET với điện áp chính xác để tăng cường đầy đủ MOSFET phía cao hoặc phía thấp. Với loại giao diện này, bạn có thể nhanh chóng thiết kế máy bơm đa tốc độ, đường cong chuyển động tùy chỉnh cho cửa sổ trời kính trượt, cửa sổ điện đóng mềm, cần gạt nước kính chắn gió biến tốc rẻ tiền hoặc bất kỳ loại ứng dụng động cơ điều khiển chuyển động đơn giản nào khác.
Sơ thẩm
Thiết kế tham chiếu mô-đun cửa sổ trời nhỏ chân là một mô-đun điều khiển động cơ trạng thái rắn cho các ứng dụng giếng trời và cửa sổ. Thiết kế tham chiếu TI sử dụng trình điều khiển cổng DRV8703-Q1, tích hợp bộ khuếch đại shunt hiện tại và hai MOSFET gói ô tô gói hai hàng để tạo bố cục giai đoạn công suất rất nhỏ so với giải pháp rơle thông thường. Thiết kế này cũng bao gồm hai cảm biến Hall chốt DRV5013-Q1 của TI để mã hóa vị trí động cơ.
Thiết kế hệ thống điều khiển động cơ bằng các ổ đĩa động cơ trạng thái rắn của TI sẽ giúp giảm kích thước của giải pháp PCB, cho phép điều khiển nhiều động cơ hơn từ cùng một mô-đun. Nhờ sự tích hợp cao của các ổ đĩa động cơ của chúng tôi và các sơ đồ điều khiển đơn giản, các nhà thiết kế có thể nhanh chóng và dễ dàng thiết kế lại hầu hết các mạch điều khiển động cơ DC được chải hiện đại hiện đang sử dụng rơle.
