Circuito Motorista sem Motor de Alta Potência

Este versátil IC de controlador de motor sem escova (BLDC) é caracterizado para controlar qualquer motor BLDC trifásico de alta tensão e alta corrente desejado e sensor de efeito Hall com extrema precisão e segurança. Vamos aprender os detalhes em profundidade.

circuito motorista sem motor de alta potencia projetos de

Usando o IC MC33035

O “herói” do circuito é o controlador de chip único MC33035, que é um módulo IC de segunda geração e alto desempenho, apresentando todas as funções ativas necessárias que podem ser necessárias para executar a maioria dos BLDCs de alta corrente e alta corrente. tensão trifásica ou 4 fases. motores com configuração de circuito aberto ou de circuito fechado.

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O IC é equipado com um decodificador de posição do rotor para permitir uma sequência de comutação precisa, referência compensada por temperatura para facilitar a voltagem correta do sensor, um oscilador programável de dente de serra de freqüência, driver de coletor de três estágios Built-in aberto e três totens de controlador de baixo tipo de corrente alta, projetados especificamente para operar um estágio de controlador de motor de mosfet de alta potência com ponte H trifásica.

O chip também é reforçado internamente com recursos de proteção de ponta e estágios de controle infalíveis, como bloqueio de baixa tensão, limitação de corrente ciclo a ciclo através de uma opção de desligamento com atraso ajustável, desligamento interno de alta temperatura por IC e pinos de saída com falha projetados exclusivamente que podem interagir com uma MCU para processamento e feedback avançados preferidos.

As funções típicas que podem ser executadas com este IC são: controle de velocidade em malha aberta, controle de direção para frente e para trás, “run enable”, uma função dinâmica de freio de emergência.

O IC foi projetado para trabalhar com sensores de motores com fases de 60 a 300 graus ou de 120 a 240 graus, como um benefício adicional que o IC também pode usar para controlar os motores escovados tradicionais.

Como o IC funciona

O MC33035 está entre vários drivers de motor sem escova monolítico CC de alta eficiência criados pela Motorola.

É composto pelos recursos necessários para instigar um sistema de controle de motor trifásico de circuito aberto com todos os recursos.

Além disso, o controlador pode ser realizado para controlar motores de escova CC. Projetado com tecnologia analógica bipolar, apresenta um nível superior de eficiência e durabilidade em ambientes industrializados cruéis.

O MC33035 carrega um decodificador de posição do rotor para seqüenciamento preciso de comutação, uma referência reembolsável do ambiente competente para fornecer energia do sensor, um oscilador de serra de fita programável em frequência, um amplificador de erro totalmente acessível, um comparador de modulador. largura de pulso, 3 saídas de unidade superior de coletor aberto e 3 saídas de controlador de fundo de totem de alta corrente são perfeitas para MOSFETs de energia operacional.

O MC33035 incorpora recursos de blindagem, incluindo bloqueio de subtensão, limitação de corrente ciclo a ciclo com um modo de desligamento de bloqueio com atraso de tempo selecionável, desligamento térmico incorporado, além de uma saída de falha exclusiva que se conectará convenientemente a um controlador de microprocessador .

Os atributos padrão de controle do motor incluem controle de velocidade em malha aberta, rotação para frente ou para trás, habilitação de operação e frenagem dinâmica. Além disso, o MC33035 possui um pino de seleção de 60 ° / 120 ° que configura o decodificador de localização do rotor para entradas de fase elétrica do sensor de 60 ° ou 120 °.

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Funções PIN OUT:

Pin1, 2, 24 (Bt, At, Ct) = Estas são as três saídas da unidade superior do IC especificadas para operar dispositivos de energia configurados externamente, como BJTs. Essas pinagens são configuradas internamente como modo de coletor aberto.


Pino nº 3 (Avanço, Rev) = Essa pinagem foi projetada para controlar o sentido de rotação do motor.

Pino # 4, 5, 6 (Sa, Sb, Sc) = Estas são 3 saídas de sensor IC designadas para controlar a sequência de controle do motor.

Pino nº 7 (saída ativada) = Este pino IC é designado para permitir a operação do motor enquanto a lógica alta for mantida aqui, enquanto a lógica baixa é para permitir o deslocamento do motor.

Pino # 8 (saída de referência) = Este pino é ativado com uma corrente de alimentação para carregar o capacitor de sincronização do oscilador Ct, além de fornecer um nível de referência para o amplificador de erro. Também pode ser usado para fornecer alimentação aos circuitos integrados do sensor de efeito Hall do motor.

Pino # 9 (entrada sem inversão de detecção de corrente): A saída do sinal de 100 mV pode ser obtida a partir desta pinagem com referência ao pino 15 e é usada para cancelar a condução do interruptor de saída durante um ciclo específico do oscilador. Essa pinagem normalmente se conecta ao lado superior do resistor sensor de corrente.

Pino # 10 (oscilador): Essa pinagem determina a frequência do oscilador para o IC com a ajuda da rede RC Rt e Ct.

Pino # 11 (erro de amplificador de entrada sem inversão): Essa pinagem é usada com o potenciômetro de controle de velocidade.

Pino # 12 (erro de entrada de inversão do amplificador): Este pino é conectado internamente à saída de amplificador de erro acima mencionada para permitir aplicativos de loop aberto.


Pino # 13 (saída do amplificador / erro de entrada PWM): A função desta pinagem é fornecer compensação durante aplicações de circuito fechado.

Pino # 14 (saída de falha): Esta saída do indicador de falha pode se tornar um nível baixo lógico ativo durante algumas condições críticas, como: Código de entrada inválido para o sensor, Ativar distribuição de pinos ativada pela lógica zero, A distribuição de pinos de entrada de a detecção de corrente é superior a 100mV (@pino9 com referência ao pino15), ativação do bloqueio por baixa tensão ou situação de desligamento térmico).

Pino # 15 (entrada de inversão de detecção de corrente): Este pino está configurado para fornecer o nível de referência para o limite interno de 100 mV e pode ser visto conectado ao resistor de detecção de corrente do lado inferior.

Pino # 16 (GND): Este é o pino de aterramento do IC e foi projetado para fornecer o sinal de aterramento ao circuito de controle e é necessária referência ao aterramento da fonte de energia.

Pino nº 17: (Vcc): Este é o pino de alimentação positivo especificado para fornecer a tensão positiva ao circuito de controle do IC. A faixa operacional mínima para este pino é 10V e a máxima é 30V.

Pino # 18 (Vc): Essa pinagem define o estado alto (Voh) para as saídas de disco mais baixas através da energia atribuída a esse pino. O estágio funciona com uma faixa de 10 a 30V.

Pino # 19, 20, 21 (Cb, Bb, Ab): Esses três pinos são organizados internamente na forma de saídas de totem e são designados para controlar os dispositivos de potência de saída da unidade inferior.

Pino # 22 (60D, seleção de mudança de fase 120D): O status atribuído a essa pinagem configura a operação do circuito de controle com os sensores de efeito Hall para entradas de ângulo de fase de 60 graus (lógica alta) ou 120 graus (lógica baixa).

Pino # 23 (freio): Uma lógica baixa nesta pinagem permitirá que o motor BLDC funcione sem problemas, enquanto uma lógica alta interromperá instantaneamente a operação do motor por meio de desaceleração rápida.

DESCRIÇÃO FUNCIONAL

Um diagrama de blocos interno representativo é mostrado na figura acima. Um discurso sobre os benefícios e a operação de cada um dos blocos centrais listados abaixo.

Decodificador de posição do rotor

Um decodificador interno de posição do rotor mede as 3 entradas do sensor (pinos 4, 5, 6) para representar a sequência correta de pinos na unidade superior e inferior. As entradas do sensor são fabricadas para interagir diretamente com interruptores de efeito Hall de coletor aberto ou acopladores com fenda óptica.

Os resistores pull-up embutidos são classificados para reduzir o número necessário de peças externas. As entradas são compatíveis com TTL, com seus limites caracteristicamente em 2,2 V.

A linha MC33035 de circuitos integrados foi projetada para controlar motores trifásicos e operar com 4 das convenções de fase com sensores mais populares. Uma seleção de 60 ° / 120 ° (pino 22) é fornecida convenientemente e fornece ao MC33035 a configuração para regular motores que possuem uma fase de sensor elétrico de 60 °, 120 °, 240 ° ou 300 ° .

Com 3 entradas de sensor, você descobrirá 8 possíveis formações de códigos de entrada, 6 das quais são localizações legítimas do rotor.

Os outros dois códigos estão desatualizados, pois geralmente são o resultado de uma conexão de sensor aberta ou em curto.

Com 6 códigos de entrada justificáveis, o decodificador pode lidar com a posição do rotor do motor dentro de um espectro de 60 graus elétricos.

A entrada direta / reversa (Pino 3) é usada como uma ferramenta para modificar o curso da programação do motor, revertendo a tensão no enrolamento do estator.

Assim que a entrada altera o estado, de alto para baixo, usando um código de programa de entrada de sensor atribuído (por exemplo, 100), as saídas dos controladores superior e base fornecidos usando o mesmo estado alfa são trocadas (AT para AB, BT para BB, CT para CB).

Essencialmente, a cadeia modificável muda de direção e o motor reverte a sequência direcional. O controle do motor ligado / desligado é obtido através da ativação da saída (Pino 7).

Sempre que desconectado, uma fonte de alimentação interna de 25 μA permite o seqüenciamento das saídas do inversor principal e base. Quando aterradas, as saídas do inversor superior são desconectadas e as inversões básicas são reduzidas ao mínimo, fazendo com que o motor diminua a velocidade e a saída de falha seja ativada.

A frenagem dinâmica do motor permite uma margem de proteção adicional no dispositivo final. O sistema de frenagem é conseguido colocando sua entrada de freio (pino 23) em um estado mais alto.

Isso faz com que as saídas da unidade superior sejam desligadas e as unidades inferiores sejam ativadas, diminuindo novamente o EMF gerado pelo motor. A entrada do freio tem consideração absoluta e sincera sobre todas as outras entradas. As linhas internas de resistência à tração de 40 kΩ são interconectadas usando a chave de segurança do programa, garantindo a ativação do freio em caso de abertura ou desligamento.

A tabela verdade da lógica de comutação é mostrada abaixo. Uma porta NOR de 4 entradas é usada para examinar a entrada do freio e as entradas para os 3 BJTs de saída do inversor superior.

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O objetivo é geralmente desativar a frenagem antes que as saídas da unidade superior atinjam um estado alto. Isso permite que você evite o leasing sincronizado dos interruptores de força superior e básico.

Nos programas de acionamento de motor de meia onda, os componentes do acionamento superior geralmente não são necessários e, na maioria dos casos, são mantidos separados. Sob esses tipos de circunstâncias, a frenagem ainda será alcançada porque a porta NOR detecta a tensão básica nos BJTs de saída do inversor superior.

Amplificador de erro

Melhor eficiência, um amplificador de erro totalmente compensado com acesso ativo a cada entrada e saída (pinos 11, 12, 13) é oferecido para auxiliar na execução do controle de velocidade do motor em circuito fechado.

O amplificador vem com um ganho de tensão padrão de 80 dB DC, uma largura de banda de ganho de 0,6 MHz e uma ampla faixa de tensão de modo comum de entrada que se estende do solo ao Vref.

Na maioria dos programas de controle de velocidade em malha aberta, o amplificador é configurado como um seguidor de tensão de ganho unitário com a entrada não inversora acoplada à fonte de tensão de ajuste de velocidade.

Oscilador A frequência do oscilador da rampa interna é conectada através dos valores decididos para os elementos de temporização RT e CT.

O capacitor do TC será carregado através da saída de referência (Pino 8) por meio do resistor RT e será descarregado através de um transistor de descarga interno.

O pico da rampa e as tensões dos poços correspondem tipicamente a 4.1V e 1.5V. Para oferecer uma escassez decente entre o ruído audível e o desempenho da troca de saída, é sugerida uma frequência do oscilador de 20 a 30 kHz na seleção. Consulte a Figura 1 para seleção de componentes.

Modulador de largura de pulso

A modulação integrada da largura de pulso oferece uma abordagem de potência eficaz para controlar a velocidade do motor, alterando a tensão padrão atribuída a cada enrolamento do estator ao longo da série de comutação.

À medida que o TC é descarregado, o oscilador modela cada trava, permitindo que as saídas superior e inferior do inversor sejam acionadas. O comparador PWM redefine a trava superior, encerrando a concessão da saída do inversor inferior quando a rampa positiva do TC se tornar um excesso do resultado do amplificador de erro.

O diagrama de tempo do modulador de largura de pulso é mostrado na Figura 21.

A modulação da largura de pulso para gerenciamento de velocidade ocorre exclusivamente nas saídas inferiores do inversor. Limite de corrente A operação consistente de um motor que pode ser sobrecarregado significativamente leva a superaquecimento e mau funcionamento inevitável.

Essa situação prejudicial pode ser facilmente evitada em conjunto com o uso de restrição de corrente ciclo a ciclo.

Ou seja, cada ciclo em andamento é tratado como uma função separada. A restrição de corrente ciclo a ciclo é realizada rastreando o acúmulo de corrente do estator toda vez que um comutador de saída é ativado e após detectar uma situação de alta corrente, desativa instantaneamente o comutador e o mantém desligado pelo período inclinação do intervalo de aceleração do oscilador.

A corrente do estator é transformada em tensão através da aplicação de um resistor de detecção RS (Figura 36) alinhado com os 3 transistores de chave inferiores (Q4, Q5, Q6).

A tensão definida na resistência do condutor é monitorada com a entrada do sensor de corrente (pinos 9 e 15) e comparada com o ponto de referência interno de 100mV.

As entradas do comparador de detecção de corrente vêm com uma faixa de modo comum de entrada de aproximadamente 3,0 V.

Caso a tolerância de detecção de corrente de 100 mV seja excedida, o comparador redefine a trava de detecção inferior e finaliza a condução do interruptor de saída. O valor da resistência de detecção de corrente é realmente:

Rs = 0,1 / Istator (máx.)

A saída de falha inicia em uma situação de amplificador alto. A configuração PWM de trava dupla garante que apenas um único pulso de disparo de saída ocorra no curso de uma determinada rotina do oscilador, terminando ou não através da saída do amplificador de erro ou do comparador de limite de corrente .

O regulador no chip de 6,25 V (pino 8) fornece corrente de carga para o capacitor de sincronização do oscilador, um ponto de referência para o amplificador de erro, permitindo fornecer 20 mA de corrente adequado para alimentar especificamente os sensores em programas baixa voltagem.

Para fins de tensão mais alta, isso pode se tornar importante para trocar a energia emitida pelo regulador fora do circuito integrado. Definitivamente, isso é realizado com a ajuda de outro transistor de etapa, como mostra a Figura 22.

Uma referência de 6,25V parecia determinada a permitir a representação do circuito NPN direto, onde o Vref-VBE excede a tensão essencial mínima dos sensores de efeito Hall no calor.

Com uma variedade adequada de transistores e dissipador de calor suficiente, é possível adquirir até 1 amp de corrente de carga.

Bloqueio de subtensão

Um bloqueio de subtensão de três vias foi integrado para reduzir os danos ao IC e aos transistores de chave de alimentação alternativos. Durante fatores de baixa fonte de alimentação, é garantido o fato de que o IC e os sensores estão totalmente funcionais e que existe uma tensão de saída da unidade base adequada.

Cada fonte de alimentação positiva para o IC (VCC) e as unidades de baixa potência (VC) é examinada por comparadores independentes que obtêm seus limiares em 9,1 V. Esse estágio específico garante um disparo de portão adequado para obter um RDS (em ) baixo sempre que a energia normal é acionada. Equipe MOSFET.

Sempre que os sensores Hall são acionados diretamente a partir da referência, ocorre uma operação incorreta do sensor caso a tensão de saída do ponto de referência caia abaixo de 4,5V.

Um terceiro comparador pode ser usado para reconhecer esse problema.

Quando mais de um dos comparadores detecta uma situação de subtensão, a saída de falha é ativada, os trechos superiores são desativados e as saídas do inversor de base são organizadas em um ponto baixo.

Cada um dos comparadores incorpora histerese para proteger contra amplitudes, fazendo uma ponte entre seus limites individuais.

Saída com falha

A saída de falha do coletor aberto (Pino 14) foi projetada para fornecer detalhes de análise no caso de uma falha do processo. Possui uma capacidade de corrente de dissipador de 16 mA e pode ativar especificamente um diodo emissor de luz para sinal visível. Além disso, na verdade, é convenientemente interconectado à lógica TTL / CMOS para uso em um programa controlado por microprocessador.

A saída de falha é efetivamente baixa enquanto ocorrem mais de uma das seguintes situações:

1) Códigos de entrada do sensor inválidos

2) Saída ativada na lógica [0]

3) Entrada de detecção de corrente superior a 100mV

4) Bloqueio por subtensão, ativação de 1 ou mais dos comparadores

5) Parada por calor, a temperatura ideal da junção é maximizada Essa saída exclusiva também pode ser usada para distinguir entre a partida do motor ou a operação duradoura em uma situação de inundação.

Com a ajuda de uma rede RC entre a saída de falha e a entrada de habilitação, isso significa que você pode desenvolver um desligamento com atraso de tempo em relação à sobrecorrente.

Os circuitos adicionais mostrados na Figura 23 ajudam a iniciar sem esforço os sistemas de motores equipados com cargas de inércia mais altas, fornecendo torque de partida suplementar, enquanto protegem a proteção contra sobrecorrente. Essa tarefa é realizada definindo a restrição atual para o próximo valor mínimo por um período definido. No curso de uma situação de sobrecorrente extremamente longa, o capacitor CDLY será carregado, evocando a entrada de habilitação para superar sua tolerância a uma condição baixa.

Agora, uma trava pode ser configurada usando o loop de feedback positivo da saída de falha para a ativação da saída. Quando definido, usando a entrada de detecção de corrente, só pode ser redefinido encurtando o CDLY ou desligando as fontes de alimentação.

Esquema totalmente funcional de alta tensão BLDC

Um circuito controlador de BLDC de alta potência e alta potência totalmente funcional, usando o dispositivo explicado acima, pode ser visto abaixo, ele é configurado como um modo de onda completa de 6 etapas, trifásico:

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FONTE

Nota: Este foi traduzido do Inglês para português (auto)

Pode conter erros de tradução

Olá, se tiver algum erro de tradução (AUTO), falta de link para download etc…

Veja na FONTE até ser revisado o post.

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