Chiến lược để đơn giản hóa ba pha BLDC motor điều khiển và ổ đĩa hệ thống
Sản phẩm cao tích hợp bán dẫn không chỉ là xu hướng của các sản phẩm tiêu dùng, nhưng cũng dần dần thâm nhập vào ứng dụng điều khiển động cơ. Cùng lúc đó, động cơ brushless DC (BLDC) cũng đang đà cùng trong nhiều thị trường, chẳng hạn như ô tô và y tế ứng dụng, và chia sẻ thị trường của họ dần dần vượt qua của các loại động cơ. Với nhu cầu ngày càng tăng cho động cơ BLDC và sự trưởng thành của công nghệ động cơ liên quan, các chiến lược phát triển cho các hệ thống động cơ BLDC đã phát triển từ rời rạc mạch ba loại khác nhau. Ba loại chính của giải pháp được chia thành các hệ thống-on-a-chip (SoC), sản phẩm tiêu chuẩn-ứng dụng (ASSP) và 2 chip giải pháp.
Các giải pháp chính ba ngày càng được ưa chuộng bởi các kỹ sư thiết kế hệ thống động cơ bởi vì chúng làm giảm số lượng các thành phần cần thiết cho các ứng dụng và làm giảm sự phức tạp của thiết kế. Tuy nhiên, mỗi chiến lược có thế mạnh và điểm yếu riêng. Bài viết này sẽ thảo luận về các tùy chọn ba và làm thế nào họ có thể được giao dịch mua bán ra giữa thiết kế tích hợp và linh hoạt.
Hệ thống vận động cơ bản bao gồm ba module chính: cung cấp năng lượng, động cơ ổ đĩa và các đơn vị kiểm soát. Hình 1 cho thấy thiết kế của một hệ thống động cơ truyền thống rời rạc. Động cơ hệ thống thường bao gồm một bộ xử lý RISC đơn giản với đèn flash tích hợp ổ đĩa MOSFET bên ngoài bằng cách kiểm soát các trình điều khiển cổng. Bộ vi xử lý cũng có thể lái xe trực tiếp thông qua một tích hợp MOSFET và áp rằng sức mạnh xử lý và điều khiển.
Lái xe động cơ SoC tích hợp tất cả các mô-đun trên và là chương trình cho một loạt các ứng dụng. Ngoài ra, nó là lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu tối ưu hóa space do ràng buộc space. Tuy nhiên, hiệu suất xử lý thấp và hạn chế bộ nhớ không gian của nó không thể được áp dụng cho hệ thống động cơ cần điều khiển tiên tiến. Một bất lợi của điều khiển động cơ SoC ICs là công cụ hạn chế phát triển, chẳng hạn như việc thiếu một môi trường phát triển phần mềm. Đây là tại khác với thực tế rằng hầu hết các nhà cung cấp vi điều khiển hàng đầu của ngành công nghiệp cung cấp một loạt các công cụ dễ dàng sử dụng.
ASSP động cơ đĩa được thiết kế cho một khu vực cụ thể và tất cả mọi thứ được tối ưu hóa cho một ứng dụng nhỏ hẹp. Nó chiếm rất ít không gian và đòi hỏi không có điều chỉnh phần mềm. Ngoài ra, đó là lý tưởng cho các ứng dụng không gian hạn chế. Hình 2 cho thấy một sơ đồ khối của fan hâm mộ xe máy DFN 10-pin tài xế. Bởi vì ASSP động cơ đĩa thường tập trung vào các ứng dụng sản xuất âm lượng cao, họ thường có tỷ lệ giá/hiệu suất tuyệt vời. Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là động cơ chạy trên ổ đĩa ASSP cần phải hy sinh hiệu suất. Ví dụ, hiện đại nhất ASSP động cơ đĩa có thể lái xe động cơ BLDC với các thuật toán sensorless và Sin, mà trong quá khứ yêu cầu vi điều khiển hiệu suất cao. Tuy nhiên, sản phẩm ASSP thiếu lập trình và không phải điều chỉnh sức mạnh lái xe, hạn chế khả năng của họ để thích ứng với thay đổi nhu cầu thị trường.
Mặc dù cao hội nhập là một xu hướng lớn trong ngành điện tử ngày nay, đó vẫn là một nhu cầu phát triển giải pháp dual chip với phong phú các trình điều khiển tương tự và vi điều khiển thông minh tương tự. Chiến lược hai-chip cho phép các nhà thiết kế để chọn từ một loạt các vi điều khiển để hỗ trợ tính cảm giác hoặc tính sensorless với công nghệ giống hay Sin drive. Khi sử dụng giải pháp này, sự lựa chọn của chip điều khiển hỗ trợ là rất quan trọng. Chip đồng hành lý tưởng nên chứa ít tính năng sau đây:
Điều chỉnh hiệu quả, điều chỉnh cho việc giảm điện năng tiêu thụ và cung cấp năng lượng tất cả các loại vi điều khiển
Giám sát và nền tảng xử lý mô-đun để đảm bảo an toàn hoạt động động cơ và cho phép các giao tiếp hai chiều giữa các máy chủ và ổ đĩa
Tùy chọn các thông số tối ưu hóa hiệu suất mà không cần nỗ lực lập trình bổ sung
Suất điều khiển động cơ BLDC hay MOSFET
Nói chung, với SoC và ASSP động cơ đĩa, nhà thiết kế hệ thống động cơ không chỉ sử dụng các thành phần ít nhất, nhưng cũng có sự linh hoạt vừa phải. Tuy nhiên, như vậy cao tích hợp giải pháp mỗi có những hạn chế khác nhau, chẳng hạn như chức năng cố định, dung lượng lưu trữ hạn chế và sức mạnh xử lý. Bảng 1 so sánh ba chính BLDC motor điều khiển chiến lược mô tả ở trên.
So với mẫu thiết kế rời rạc, hiện đại giải pháp điều khiển và lái xe mô tô không chỉ làm giảm các hóa đơn vật liệu nhưng cũng làm giảm thời gian phát triển hệ thống, trong khi có không có tác động vào việc xây dựng hệ thống tối ưu hóa cho lựa chọn động cơ BLDC. Phần cứng và phần mềm tham khảo thiết kế và thư viện từ nhà cung cấp bán dẫn đáng kể có thể làm giảm thời gian phát triển và đẩy nhanh thời gian để thị trường cho các động cơ điều khiển và lái xe khái niệm tiên tiến.
