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如何经济高效地过渡到您的应用的BLDC无刷直流电机

2018-10-23 09:28:28     来源:物联网在线        

【哔哥哔特导读】BLDC电机技术的采用水平正在提高。许多汽车功能,如燃油或水泵,HVAC(暖通空调和空调),曲线灯,前照灯调平等等,都从刷式直流电机或步进电机技术转变为BLDC电机技术。

       由于组件数量减少,高系统集成对所需的系统FIT(FIT =时间故障)率具有积极影响。

       灵活诊断的一个很好的例子是在软件中实施“热管理”。

       图1 :BLDC电机中的电子集成

       通过评估电流和温度,可以采取措施来适应运行曲线,例如减少CPU周期,限制电机电流,调整电机桥中的续流电流模式等。

       新型HVC 4223F采用小型40引脚QFN 6x6 mm封装,非常适合小型化和电子元件集成到电机或执行器中。此外,“裸露焊盘”(ePAD)可确保良好的热连接。结温范围为-40°C至+ 150°C,集成的过温监控功能可用于温度关键应用。

       BLDC电机定位执行器的应用实例

       用于定位应用的机械致动器通常必须提供高扭矩(例如,在阀门,襟翼等中)。通常,齿轮用于在负载下获得低转速,由于摩擦而引入相当大的损失。在许多情况下,执行器必须施加稳定的保持扭矩,并且执行器不应失去其最后位置以避免校准运行。由于重量减轻和空间限制,电机和电子几何结构起着重要作用。该示例描述了单芯片电机执行器的解决方案,HVC 4223F通过LIN通信接口驱动无传感器六步换向的BLDC电机。图2显示了通过HVC 4223F单芯片解决方案集成完整电子元件的阀门执行器的原理系统。

       表3 :使用HVC 4223F概述所使用的外围功能

       硬件 - 软件交互和电路解决方案

       硬件和软件在运动控制系统内的有效交互取决于可用芯片外围设备的特定功能的分布。表3总结了图2中系统的可能方法,该方法采用无传感器六步换向,包括转速和电流控制,诊断和通信堆栈功能。软件架构可以是例如具有中断的简单循环。

       图2 :使用BLDC电机的示例系统

       该系统的基本电路解决方案如图3所示。电机的外部元件数量可减少到最少12个元件(参见图3中的表格)。在特殊系统ESD和/或EMC要求的情况下,可能需要一些额外的组件,如铁氧体磁珠等,例如在DC电源链路或LIN信号路径中。

       图3:原理电路解决方案

       结论

       由于电子设备成本下降,使用BLDC电机技术的小型电机驱动解决方案的数量将增加。Micronas高度集成的单芯片HVC 4223F解决方案是该开发的推动者。

       电机的多样性和功能将增加,包括智能驱动器之间的联网。此外,必须满足更轻的重量,更小的尺寸,更高的功率密度和更低的成本的要求。使用过的电机需要体积小,重量轻,用于分布式LIN总线网络。

       由于可以使用单芯片解决方案开发微型电机的完整平台,因此可以缩短设计时间。通过调整软件可以实现针对不同电机类型和属性的调整。今天的刷式直流电机解决方案可以通过BLDC电机系统1:1更换,在外部看起来像传统电机,但内部提供实现智能运动控制所需的所有优势。

       自我诊断和功能安全越来越重要。具有“集成智能”的驱动器通过电子设备可以提供此诊断功能。例如,电机的属性可能会随着使用寿命而改变。这些效果可以通过电子设备跟踪和存储,并在一定程度上进行调整。

       调整软件可以解决大量功能和应用程序。客户只需一种 类型的控制器即可有效地配备完整的执行器平台 。少量的分立元件和高集成度提供了高度的小型化,并且具有经济的解决方案,具有现代类型电动机的优点和益处。硬件和软件的高度可重用性允许快速响应客户需求的变化。

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