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Circuito ESC universal para motores BLDC e alternador

Neste post discutimos um circuito ESC universal ou um circuito controlador eletrônico de velocidade que pode ser aplicado universalmente para controlar qualquer tipo BLDC trifásico ou até mesmo um motor alternador.

O que é um ESC

Um ESC ou controlador eletrônico de velocidade é um circuito eletrônico que normalmente é usado para operar e controlar um motor trifásico BLDC.

Motor BLDC significa motor CC sem escovas, que afirma claramente que esses motores não têm escovas, ao contrário do tipo de motores com escovas que dependem de escovas para comutação.

Devido à ausência de escovas, os motores BLDC são capazes de operar com a máxima eficiência, pois a ausência de escovas alivia os atritos e outras ineficiências relacionadas.

No entanto, os motores BLDC têm uma grande desvantagem, eles não podem ser operados através de uma única fonte como os outros motores escovados, em vez disso, um motor BLDC requer um driver trifásico para operá-los.

Apesar desta complexidade técnica, os motores BLDC tornam-se altamente preferíveis em comparação com os seus homólogos escovados, porque os motores BLDC são extremamente eficientes em termos de consumo de energia e praticamente sem problemas de desgaste.

É por isso que os motores BLDC são hoje usados ​​em veículos elétricos, moinhos de vento, aviões, helicópteros quad e na maioria dos equipamentos relacionados a motores.

Como discutido acima, a operação de um motor BLDC parece bastante complexa e, se você tentar procurar um driver ou um circuito controlador eletrônico de velocidade para motores BLDC, provavelmente encontrará circuitos muito complexos usando MCUs ou empregando componentes difíceis de encontrar.

Neste post vamos aprender como fazer um circuito ESC simples e eficaz que pode ser aplicado universalmente para operar a maioria dos motores BLDC através de algumas pequenas modificações.

Depois de aprender os detalhes do circuito, você pode usá-lo para construir veículos elétricos, quadricópteros, robôs, portões automáticos, aspiradores de pó e qualquer produto motorizado com máxima eficiência.

Circuitos Geradores Trifásicos

Como um motor BLDC requer um sinal trifásico, a primeira coisa que precisa ser projetada é um circuito gerador trifásico.

Os circuitos a seguir mostram como isso pode ser feito usando um punhado de peças operacionais. O primeiro usa opamps enquanto o segundo usa apenas alguns BJTs.

Geradores trifásicos simples

Circuito gerador trifásico baseado em opamp
Circuito gerador de sinal trifásico baseado em transistor BC547

A saída de sinal trifásica precisa ser integrada com um circuito de driver mosfet trifásico para habilitar a operação do motor.

Portanto, o segundo elemento importante é o circuito de acionamento do alternador trifásico, que deve responder ao circuito gerador trifásico acima para operar o motor BLDC conectado.

Para um driver trifásico, você pode empregar qualquer IC de driver trifásico padrão, como um A4915, 6EDL04I06NT ou nosso antigo:

  • IRS2330(D) (tempo morto de 2,5µs)
  • IRS2332(D) (tempo morto de 0,8µs)

Em nosso circuito ESC universal, usaremos o IRS2330 e veremos como isso pode ser configurado para o controle eletrônico de velocidade pretendido e implementado para a maioria dos motores BLDC. A imagem a seguir mostra todo o circuito do projeto ESC proposto.

O esquema ESC

Circuito ESC do controlador de velocidade eletrônico simples

O circuito de driver do alternador ESC apresentado parece bastante simples e não parece empregar nenhum estágio complexo.

Os sinais trifásicos adquiridos dos circuitos geradores trifásicos são aplicados às entradas das portas NOT mostradas no canto superior esquerdo do diagrama acima.

Esses sinais trifásicos são convertidos nas entradas HIN e LIN necessárias para o driver MOSFET trifásico IC IRS2330.

O IC IRS2330, portanto, processa esses sinais para operar o motor BLDC conectado com a fase e o torque corretos por meio dos mosfets ou IGBTs do driver associado.

Também podemos ver um estágio PWM baseado em IC 555. Este estágio é configurado com os mosfets de lado baixo ou IGBTs, para cortar seus gatilhos de portão em seções apropriadas.

Este corte de porta força os dispositivos a operar a uma taxa determinada por essa taxa de ciclo de trabalho PWM de corte. Ciclos de trabalho mais amplos permitem que o motor gire mais rápido e ciclos de trabalho mais estreitos permitem que o motor desacelere proporcionalmente.

A taxa PWM é controlada através do IC 555 através do potenciômetro PWM indicado.

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