Mataas na Wattage Brushless Motor Controller Circuit

Ang maraming nalalaman Brushless (BLDC) motor controller IC ay itinampok upang makontrol ang anumang nais na mataas na boltahe, mataas na kasalukuyang, hall effect sensor na nilagyan ng 3-phase BLDC motor na may matinding kawastuhan at kaligtasan. Alamin natin ang mga detalye nang malalim.

Gamit ang IC MC33035

Ang 'bayani' ng circuit ay ang solong chip controller MC33035 na kung saan ay isang mataas na pagganap pangalawang henerasyon ng IC module, na nagtatampok ng lahat ng kinakailangang mga aktibong pagpapaandar na maaaring kailanganin upang patakbuhin ang pinaka-mataas na kasalukuyang, mataas na boltahe, 3-phase o 4-phase BLDC mga motor na may bukas na loop o isang closed loop config.

Ang IC ay nilagyan ng decoder ng posisyon ng rotor para sa pagpapagana ng isang tumpak na pagkakasunud-sunod ng pag-uusap, sangguniang binayaran ang temperatura para sa pagpapadali ng tamang boltahe ng sensor, isang maipaprogramang frequency sawtooth oscillator, tatlong nakapaloob na bukas na kolektor na mga yugto ng pagmamaneho na may mataas na panig, at tatlong mataas na kasalukuyang totem-poste i-type ang mga low-side driver, partikular na idinisenyo upang mapatakbo ang isang 3-phase H-tulay na mataas na lakas na mosfet motor controller yugto.

Ang maliit na tilad ay pinatatag din ng panloob na may mga tampok na proteksyon ng mataas na pagtatapos, at mga hakbang na walang kontrol na kontrol tulad ng under-voltage lockout, cycle-by-cycle kasalukuyang paglilimita sa pamamagitan ng isang pagpipilian ng madaling iakma na pagka-antala ng naka-latched na shutdown, panloob na temperatura ng IC na shut down, at isang eksklusibong naisip. ang pinout ng output ng kasalanan na maaaring ma-interfaced sa isang MCU para sa isang ginustong advanced na pagproseso at feed back.

Karaniwang mga pag-andar na maaaring maipatupad sa IC na ito ay, bukas na kontrol ng bilis ng loop, pasulong na kontrol ng pabalik na direksyon, 'patakbuhin ang paganahin', isang tampok na pang-emergency na preno na preno.

Ang IC ay idinisenyo upang gumana sa mga motor sensor na mayroong mga phase na 60 hanggang 300 degree o 120 hanggang 240 degree, bilang isang bonus na maaaring gamitin din ng IC para sa pagkontrol sa tradisyunal na brushing motor.

Paano gumagana ang IC

Ang MC33035 ay kabilang sa maraming mga mataas na kahusayan monolithic DC brushless motor Controller nilikha ng Motorola .

Binubuo ito tungkol sa mga kakayahang kinakailangan upang pasimulan ang isang buong tampok na open bukas, loop, tatlo o apat na yugto ng motor control system.

Bukod dito, maaaring magawa ang controller upang makontrol ang mga DC brush motor. Idinisenyo sa teknolohiya ng Bipolar Analog, nagtatampok ito ng isang superior antas ng kahusayan at tibay sa walang awa na industriyalisadong paligid.

Nagdadala ang MC33035 ng decoder ng posisyon ng rotor para sa tumpak na pagkakasunud-sunod ng pagbawas, isang reimbursed na sangguniang may kakayahang maghatid ng isang kapangyarihan ng sensor, isang dalas na maaaring maprograma na sawtooth oscillator, isang ganap na naa-access na amplifier ng error, isang kumpare ng modulator ng lapad ng pulso, 3 bukas na kolektor na nangungunang mga output ng drive, at 3 mataas na kasalukuyang totem pol na mas mababang mga output ng driver na tama para sa operating power MOSFETs.

Itinayo sa MC33035 ay ang mga kakayahan sa pagtatanggol na kinabibilangan ng undervoltage lockout, cycle − by − cycle kasalukuyang nililimitahan sa isang mapipiling oras na naantala na naka-latched shutdown mode, in-built na thermal shutdown, kasama ang isang eksklusibong output ng kasalanan na maginhawang ma-interfaced sa isang microprocessor controller.

Isinasama ng karaniwang mga katangian ng pagkontrol sa motor ang bukas na kontrol ng bilis ng loop, pasulong o baligtarin ang pag-ikot, patakbuhin ang paganahin, at pagpreno ng braking. Sa itaas ng iyon, ang MC33035 ay may isang pin na pumili ng 60 ° / 120 ° na nag-configure ng decoder ng sitwasyon ng rotor para sa alinman sa 60 ° o 120 ° sensor na mga input ng elektrikal na phasing.

Mga Pag-andar sa PIN OUT:

Pin1, 2, 24 (Bt, At, Ct) = Ito ang tatlong mga output sa itaas na drive ng IC na tinukoy upang mapatakbo ang panlabas na na-configure na mga aparato ng kuryente tulad ng BJTs. Ang mga pinout na ito ay panloob na na-configure bilang bukas na mode ng kolektor.


Pin # 3 (Fwd, Rev) = Ang pinout na ito ay inilaan upang magamit para sa pagkontrol sa direksyon ng pag-ikot ng motor.

Pin # 4, 5, 6 (Sa, Sb, Sc) = Ito ang 3 mga output ng sensor ng IC na nakatalaga upang utusan ang pagkakasunud-sunod ng kontrol ng motor.

Pin # 7 (Paganahin ang Output) = Ang pin na ito ng IC ay itinalaga upang paganahin ang pagpapatakbo ng motor basta't ang isang mataas na lohika ay pinananatili dito, habang ang isang mababang lohika ay para sa pagpapagana ng isang coasting ng motor.

Pin # 8 (Output ng Sanggunian) = Ang pin na ito ay pinapagana ng isang kasalukuyang supply para sa singilin ang oscillator timing capacitor Ct pati na rin magbigay ng isang antas ng sanggunian para sa error amplifier. Maaari din itong magamit para sa pagbibigay ng lakas ng supply sa mga motor Hall sensor sensor ICs.

Pin # 9 (Kasalukuyang Sense na hindi pag-invert ng Input) : Ang signal output ng 100mV ay maaaring makamit mula sa pinout na ito na may sanggunian sa pin # 15 at ginagamit para sa pagkansela ng output switch conduction sa panahon ng isang tinukoy na cycle ng oscillator. Ang pinout na ito ay karaniwang naka-link sa itaas na bahagi ng kasalukuyang resisting ng sensing.

Pin # 10 (Oscillator) : Tinutukoy ng pinout na ito ang dalas ng oscillator para sa IC sa tulong ng RC network Rt, at Ct.

Pin # 11 (Error amp non-inverting Input) : Ang pinout na ito ay ginagamit ng potensyomiter ng bilis ng kontrol.

Pin # 12 (Error amp inverting Input) : Ang pin na ito ay panloob na naka-hook sa nabanggit sa itaas na error amp output para sa pagpapagana ng mga bukas na application ng loop .


Pin # 13 (Error amp output / PWM Input) : Ang pagpapaandar ng pinout na ito ay upang magbigay ng kabayaran sa panahon ng mga closed application ng loop.

Pin # 14 (Fault Output) : Ang output ng tagapagpahiwatig ng kasalanan na ito ay maaaring maging isang aktibong mababa sa lohika sa panahon ng ilang mga kritikal na kundisyon tulad ng: Di-wastong Input code para sa sensor, Paganahin ang pinout na binigyan ng isang zero na lohika, Kasalukuyang pag-input ng input na pinout na nakakakuha ng mas mataas sa 100mV (@ pin9 na may sanggunian sa pin15) , na nagpapalitaw sa ilalim ng boltahe na lockout, o isang sitwasyon ng thermal shutdown).

Pin # 15 (Kasalukuyang kahulugan ng pag-invert ng input) : Ang pin na ito ay nakatakda para sa pagbibigay ng antas ng sanggunian para sa panloob na 100mV na threshold, at maaaring makita na konektado sa mas mababang bahagi ng kasalukuyang resistor sa pakiramdam.

Pin # 16 (GND) : Ito ang ground pin ng IC at itinalaga upang ibigay ang ground signal sa control circuit at kinakailangang isangguni pabalik sa pinagmulan ng kuryente.

Pin # 17: (Vcc) : Ito ang tinukoy na positibong pin na tinukoy upang maibigay ang positibong boltahe sa control circuit ng IC. Ang minimum na saklaw ng pagpapatakbo ng pin na ito na 10V at ang max sa 30V.

Pin # 18 (Vc) : Itinakda ng pinout na ito ang mataas na estado (Voh) para sa mas mababang mga output ng drive sa pamamagitan ng kapangyarihan na maiugnay sa pin na ito. Gumagana ang entablado sa saklaw na 10 hanggang 30V.

Pin # 19, 20, 21 (Cb, Bb, Ab) : Ang tatlong mga pinout na ito ay panloob na nakaayos sa anyo ng mga output ng totem poste at itinalaga upang himukin ang mas mababang mga aparato ng output ng output ng drive.

Pin # 22 (60 D, 120D phase shift select) : Ang katayuang maiugnay sa pinout na ito ay nag-configure ng control circuit na operasyon kasama ang mga sensor ng epekto ng Hall para sa alinman sa isang 60 degree (mataas na lohika) o 120 degree (mababang lohika) na mga pag-input ng anggulo ng yugto.

Pin # 23 (Preno) : Ang isang lohika na mababa sa pinout na ito ay magpapahintulot sa BLDC motor na tumakbo nang maayos habang ang isang mataas na lohika ay agad na ititigil ang pagpapatakbo ng motor sa pamamagitan ng isang mabilis na pagbawas.

FUNCTIONAL DESCRIPTION

Ang isang kinatawan na panloob na diagram ng block ay ipinakita sa figure sa itaas. Isang diskurso ng mga benepisyo at pagtatrabaho ng bawat isa sa mga gitnang bloke na binanggit sa ibaba.

Decoder ng Posisyon ng Rotor

Ang isang panloob na posisyon ng rotor na decoder ay metro ang 3 mga input ng sensor (Pins 4, 5, 6) upang maibigay ang tamang pagkakasunud-sunod ng pang-itaas at mas mababang mga pinout ng drive. Ang mga input ng sensor ay gawa sa interface nang diretso na may bukas na uri ng kolektor ng mga switch ng Hall Effect o mga opto slotted coupler.

In-built pull − up resistors ay inuri upang maibawas ang kinakailangang halaga ng mga panlabas na bahagi. Ang mga input ay tugma sa TTL, kasama ang kanilang mga threshold na katangian sa 2.2 V.

Ang saklaw ng MC33035 ng mga IC ay inilaan upang makontrol ang 3 phase motor at magpatakbo ng 4 sa pinakatanyag na mga kombensiyon ng sensor phasing. Ang isang 60 ° / 120 ° Select (Pin 22) ay madaling ibigay at inaalok ang MC33035 upang mai-configure ang sarili nitong upang makontrol ang mga motor na mayroong alinman sa 60 °, 120 °, 240 ° o 300 ° electrical sensor phasing.

Sa 3 mga input ng sensor ay matutuklasan mo ang 8 potensyal na mga formation ng input code, 6 na kung saan ay lehitimong mga pagkakalagay ng rotor.

Ang iba pang dalawang mga code ay lipas na sa panahon dahil sa pangkalahatan ito ay isang resulta ng isang bukas o naikling koneksyon ng sensor.

Sa 6 nabibigyang katwirang mga input code, maaaring maalagaan ng decoder ang posisyon ng motor rotor sa loob ng isang spectrum na 60 de-koryenteng degree.

Ang Forward / Reverse input (Pin 3) ay ginagamit bilang isang tool upang mabago ang kurso ng iskedyul ng motor sa pamamagitan ng pag-reverse ng boltahe sa paikot-ikot na stator.

Sa sandaling ang estado ng pag-input ay nagbabago, mula sa mataas hanggang sa mababang gamit ang isang nakatalagang sensor ng programa ng input ng code (halimbawa 100), ang pinadali na tuktok at mga base drive na output na gumagamit ng parehong katayuan ng alpha ay napalitan (AT sa AB, BT sa BB, CT sa CB).

Mahalaga, ang nababago na string ay binago ang direksyon at ang motor ay binabaligtad ang direksyong pagkakasunud-sunod. Ang motor na on / off control ay nakakamit ng Output Enable (Pin 7).

Kailan man kaliwa na naka-disconnect, pinapayagan ng isang panloob na 25 μA na kasalukuyang supply ang pagkakasunud-sunod ng mga nangungunang at base drive na output. Kapag na-grounded, ang mga pang-itaas na bahagi ng output ng drive ay papatayin at ang mga base drive ay itulak sa mababang, evoking ang motor sa baybayin at ang Fault output upang ma-trigger.

Ginawang posible ng Dynamic na pagpepreno ng motor para sa isang labis na margin ng proteksyon na binuo sa pangwakas na aparato. Ang sistema ng pagpepreno ay nakakamit sa pamamagitan ng paglalagay ng iyong Brake Input (Pin 23) sa loob ng isang mas mataas na katayuan.

Humahantong ito sa mga nangungunang output ng drive upang patayin at ang mga drive sa ilalim ay upang buhayin, igsi ng motor na nabuo muli EMF. Ang input ng preno ay nagtataglay ng ganap, buong puso na pagsasaalang-alang sa lahat ng iba pang mga input. Ang panloob na 40 kΩ pull − up resistor streeamlines interfacing gamit ang kaligtasan ng programa − switch sa pamamagitan ng paggarantiya ng pag-activate ng preno sakaling mabuksan o patayin.

Ang talahanayan ng katotohanan ng pag-commute ng lohika ay ipinapakita sa ibaba. Ang isang 4 na input ng NOR gate ay nagtatrabaho upang suriin ang input ng preno at ang mga pag-input sa 3 nangungunang mga output ng drive ng BJT.

Ang layunin ay karaniwang upang patayin ang pagpepreno bago ang mga nangungunang output ng drive ay makamit ang isang mataas na katayuan. Pinapayagan kang iwasan ang kasabay na leasing ng tuktok at base switch ng kuryente.

Sa mga programang kalahating alon ng motor drive, ang mga nangungunang bahagi ng biyahe ay karaniwang hindi kinakailangan at ang mga ito sa karamihan ng mga kaso ay pinananatiling hiwalay. Sa mga ganitong uri ng pangyayari ang pagpepreno ay makakamit pa rin dahil ang pintuan ng NOR ay nakakakita ng boltahe sa base sa tuktok na mga output ng drive ng BJT.

Error-Amplifier

Ang isang pinabuting kahusayan, buong bayad na amplifier ng error na may aktibong pag-access sa bawat input at output (Pins # 11, 12, 13) ay inaalok upang tumulong sa pagpapatupad ng kontrol ng bilis ng closed-loop-motor.

Ang amplifier ay may kasamang karaniwang DC boltahe na makakuha ng 80 dB, 0.6 MHz makakuha ng bandwidth, kasama ang isang malawak na input na karaniwang mode na saklaw ng boltahe na umaabot mula sa lupa hanggang sa Vref.

Sa karamihan ng mga bukas na programa ng kontrol sa bilis ng loop, ang amplifier ay na-set up bilang isang tagasunod na makakuha ng boltahe na tagasunod na may noninverting input na isinama sa bilis ng supply ng boltahe na itinakda.

Oscillator Ang dalas ng panloob na oscillator ng ramp ay hard-wired sa pamamagitan ng mga halagang napagpasyahan para sa mga elemento ng tiyempo na RT at CT.

Ang Capacitor CT ay sisingilin sa pamamagitan ng Reference Output (Pin 8) sa pamamagitan ng resistor RT at pinalabas sa pamamagitan ng isang panloob na paglabas ng transistor.

Ang rampa ng rampa at mga boltahe ng hukay ay karaniwang 4.1 V at 1.5 V na tumutugma. Upang mag-alok ng isang disenteng skimp sa kabilang naririnig na ingay at pagganap ng paglipat ng output, isang dalas ng oscillator sa pagpili ng 20 hanggang 30 kHz ang iminungkahi. Gumawa ng sanggunian sa Larawan 1 para sa pagpili ng sangkap.

Pulse Width Modulator

Ang pinagsamang pulso-width-modulation ay nag-aalok ng isang mabisang diskarte sa pamamahala sa bilis ng motor sa pamamagitan ng pagbabago ng karaniwang boltahe na inilaan sa bawat pag-ikot ng stator sa buong serye ng pagbawas.

Tulad ng paglabas ng CT, ang modelo ng oscillator bawat latches, na nagbibigay-daan sa pagpapadaloy ng uppper at mas mababang mga output ng drive. Ang tagapaghambing ng PWM ay nagre-reset sa tuktok na aldaba, tinatapos ang mas mababang output ng pag-lease ng output sa sandaling ang positibong − pagpunta sa rampa ng CT ay naging labis sa kinalabasan ng error amplifier.

Ang diagram ng tiyempo na lapad ng lapad-modulator ay ipinakita sa Larawan 21.

Pulso lapad na modulasyon para sa pamamahala ng bilis ay nagpapakita ng eksklusibo sa mga mas mababang output ng drive. Kasalukuyang Limitasyon ng Patuloy na paggana ng isang motor na maaaring makabuluhang lampas sa − na-load ay humantong sa sobrang pag-init at hindi maiwasang pagkasira.

Ang nakapipinsalang sitwasyon na ito ay maaaring pinakamahusay na maiiwasan kasama ng paggamit ng pag-ikot − ng kasalukuyang pagbabawal ng siklo.

Iyon ay, bawat sa − ikot ay hinaharap bilang isang independiyenteng pag-andar. Ang cycle − by − cycle kasalukuyang paghihigpit ay nakamit sa pamamagitan ng pagsubaybay sa kasalukuyang stator build − up tuwing may isang output switch na nagti-trigger, at pagkatapos na matuklasan ang isang mataas na kasalukuyang sitwasyon, agad na hindi pinapagana ang switch at panatilihin ito para sa natitirang panahon ng oscillator ramp − up interval.

Ang kasalukuyang stator ay nabago sa isang boltahe sa pamamagitan ng paglalapat ng isang ground − referral na sensing resistor RS (Larawan 36) na naaayon sa 3 ibabang bahagi ng switch transistors (Q4, Q5, Q6).

Ang boltahe na itinatag kasama ang inaasahang risistor ay pinangangasiwaan ng Kasalukuyang Sense Input (Pins 9 at 15), at inihambing sa panloob na 100 mV reference point.

Ang kasalukuyang input input ng kumpara ay may isang input karaniwang saklaw ng mode na halos 3.0 V.

Sa kaganapan ang 100 mV kasalukuyang kahulugan ng pagpapaubaya ay nalampasan, itinatakda ng kumpare ang mas mababang lock ng kahulugan at nagtatapos sa pagpapadaloy ng output switch. Ang halaga para sa kasalukuyang resisting sa sensing ay talagang:

Rs = 0.1 / Istator (max)

Ang output ng Fault ay nagsisimula habang nasa isang mataas na sitwasyon. Ang setting ng dual − latch PWM ay tinitiyak na ang isang solong output pulse na nag-uudyok ay lilitaw sa kurso ng isang tiyak na gawain ng oscillator, natapos man o hindi sa pamamagitan ng output ng error amplifier o ng kasalukuyang limitador.

Ang on − chip 6.25 V regulator (Pin 8) ay nag-aalok ng kasalukuyang singilin para sa oscillator timing capacitor, isang sangguniang punto para sa error amplifier, na nagbibigay-daan sa ito upang magbigay ng 20 mA ng kasalukuyang naaangkop para sa partikular na pag-power ng mga sensor sa mga mababang programa ng boltahe.

Sa mas malalaking layunin ng boltahe, maaaring lumaki ito upang maging mahalaga upang ipagpalit ang kuryente na inilalabas mula sa regulator mula sa IC. Tiyak na nakakamit ito sa tulong ng isa pang pass transistor tulad ng ipinakita sa Larawan 22.

Ang isang 6.25 V benchmark point ay tila napagpasyahan upang paganahin ang pag-render ng deretso na NPN circuit, saan man lumusot ang Vref - VBE sa kaunting boltahe na mahalaga ng mga sensor ng Hall Effect sa sobrang init.

Ang pagkakaroon ng wastong uri ng transistor at sapat na heatsinking, kasing dami ng 1 amp ng kasalukuyang pag-load ang mabibili.

Undervoltage-Lockout

Ang isang three-way Undervoltage Lockout ay isinama upang mabawasan ang pinsala sa IC at ang alternatibong power switch transistors. Sa panahon ng mababang mga kadahilanan ng supply ng kuryente, tinitiyak nito ang katunayan na ang IC at sensor ay ganap na gumagana, at mayroong sapat na boltahe ng output ng drive ng base.

Ang mga positibong suplay ng kuryente sa IC (VCC) at ang mga mababang drive (VC) ay bawat isa ay sinuri ng mga independiyenteng kumpare na nakakakuha ng kanilang mga threshold sa 9.1 V. Ginagarantiyahan ng partikular na yugto na ito ang sapat na pag-commute sa gate na kinakailangan upang makamit ang mababang RDS (on) tuwing nagmamaneho ng ordinaryong lakas Kagamitan sa MOSFET.

Tuwing direktang nagpapalakas ng mga sensor ng Hall mula sa sanggunian, lilitaw ang hindi naaangkop na operasyon ng sensor sa kaganapan ay bumababa ang boltahe ng output point ng sangguniang sa ilalim ng 4.5 V.

Ang isang ika-3 na paghahambing ay maaaring magamit upang makilala ang isyung ito.

Kapag ang higit sa isa sa mga kumpare ay nakakakuha ng isang undervoltage na sitwasyon, ang Fault Output ay nakabukas, ang tuktok na pagpapatakbo ay napapatay at ang mga output ng base drive ay inayos sa isang mababang point out.

Ang bawat isa sa mga kumpare ay nagsasama ng hysteresis upang maprotektahan laban sa mga amplitude kapag nai-brid ang kanilang mga indibidwal na threshold.

Fault Output

Ang bukas na kolektor na Fault Output (Pin 14) ay inilaan upang mag-alok ng mga detalye ng pagtatasa sa kaso ng isang pagkasira ng proseso. Mayroon itong kasalukuyang kakayahan sa lababo na 16 mA at maaaring partikular na maghimok ng isang light emitting diode para sa nakikitang signal. Bukod dito, ito ay talagang maginhawang interface ng TTL / CMOS na lohika para magamit sa isang microprocessor na pinamamahalaang programa.

Ang Fault Output ay mabisa mabisa habang higit sa isa sa mga kasunod na sitwasyon ang nagaganap:

1) Di-wastong Mga code ng pag-input ng Sensor

2) Paganahin Paganahin ang sa lohika [0]

3) Kasalukuyang Sense Input na higit sa 100 mV

4) Undervoltage Lockout, pag-activate ng 1 o mas mataas sa mga kumpare

5) Heat Shutdown, optimum junction temp na nakakakuha ng maxed Ang eksklusibong output na ito ay maaari ding magamit upang magkahiwalay sa pagitan ng pagsisimula ng motor − up o tiniis na paggana sa loob ng isang inundated na sitwasyon.

Sa tulong ng isang RC network sa gitna ng Fault Output at ang paganahin ang pag-input, nangangahulugan ito na maaari kang bumuo ng isang oras − naantala na naka-latched na pag-shutdown patungkol sa overcurrent.

Ang karagdagang circuitry na ipinapakita sa Larawan 23 ay tumutulong na gumawa ng walang kahirap-hirap sa pagsisimula ng mga motor system na nilagyan ng mas mataas na inertial na karga sa pamamagitan ng pagbibigay ng supplemental na pick-up na metalikang kuwintas, habang ligtas pa rin ang pagbantay sa sobrang proteksyon. Ang gawaing ito ay nakakamit sa pamamagitan ng paglalagay ng kasalukuyang paghihigpit sa susunod kaysa sa kaunting halaga para sa isang itinakdang panahon. Sa kurso ng isang napakahabang sitwasyon na overcurrent, sisingilin ang capacitor CDLY, na pinupukaw ang paganahin ang pag-input upang malampasan ang pagpapaubaya nito sa isang mababang kondisyon.

Ang isang latch ay maaari nang hugis ng positibong cycle ng feedback mula sa Fault Output hanggang sa Pag-output na Paganahin. Kapag itinakda, ng Kasalukuyang Sense Input, maaari lamang itong mai-reset sa pamamagitan ng pag-ikli ng CDLY o pagbibisikleta ng mga power supply.

Ganap na Gumagamit na Mataas na Wattage BLDC Schema

Ang isang Fully functional high wattage, mataas na kasalukuyang BLDC controller circuit gamit ang ipinaliwanag na aparato sa itaas ay maaaring nasaksihan sa ibaba, na-configure ito bilang isang full-wave, 3-phase, 6-step mode: