Serviciile, motoarele și dispozitivele care le controlează reprezintă o oportunitate de creștere durabilă, determinate de inovații în sistemele auto și industriale și progrese în tehnologia de producție. Se preconizează că industria auto și de transport trebuie să țină cont de cea mai mare pondere de motoare servo și să conducă vânzările până în 2022 - 2022. Cererea de unități, controlori și servo cu motoare rămâne puternică pentru a ajuta companiile să îmbunătățească eficiența în mediile industriale.
Cerințele și tehnologiile de ghidare și viteză/cuplu de control și tehnologii variază în funcție de tipul motor, de la un control simplu al tensiunii și curentului pentru motoarele DC și motoarele cu scop general, până la utilizarea invertoarelor pentru motoarele AC, comutarea feedback-ului diferitelor faze în motoare fără perii și complexe Circuitul digital unități pas cu pas. Chiar și pentru motoarele analogice tradiționale, cum ar fi motoarele de inducție și tipurile de reticență schimbate, tehnologia analogică tradițională de astăzi este însoțită de metode de control digitale din ce în ce mai sofisticate care permit implementarea soluțiilor la costuri reduse. Utilizarea dispozitivelor microelectronice permite o mai bună viteză, poziție și controlul cuplului, precum și o eficiență mai mare.
Figura 1: Diagrama blocului IC de control al motorului (imagine: maxim integrat)
Circuitele de control ale motorului trebuie să pornească rapid și să se oprească în bobinele motorului, în timp ce minimizează pierderile de comutare sau de conducere. Atât MOSFET -urile, cât și tranzistoarele bipolare de poartă izolată (IGBT) răspund nevoilor controlului motorului într -o varietate de aplicații. Aceste dispozitive de control electric au funcții și atribute similare și există o suprapunere în proiectarea lor internă. În majoritatea aplicațiilor, acestea sunt utilizate într-o configurație H-Bridge pentru a controla calea curentă către două sau mai multe bobine de motor. Aceasta permite controlul complet asupra vitezei și direcției motorului (figura 1).
Prezentare generală a motorului
Orice proiect de proiectare care include cerința unui motor sau a unei acțiuni mecanice trebuie să evalueze dacă va utiliza un design continuu de curent sau un pas cu pas sau un servo. Într -un motor continuu, magneții sau înfășurările permanente sunt utilizate pentru a crea un câmp magnetic static în stator. Rotorul este format din bobine în care curentul intră prin perii de grafit presate într -o galerie pe un arbore rotativ. Curentul curge prin înfășurări succesive pentru a menține rotația.
Motoarele AC pot fi sincrone sau asincrone. În motoarele asincrone (cunoscute și sub denumirea de motoare de inducție), înfășurările statorului sunt aranjate pentru a forma o distribuție aproximativ sinusoidală. Motoarele sincrone includ motoarele DC și AC și motoare fără perie, precum și motoarele de reticență comutate și motoarele alimentate de surse de tensiune sinusoidală.
În motoarele fără perie, rotorul are magneți permanenți, iar înfășurările localizate în stator sunt conduse de electronice de control în secvența corespunzătoare. Un motor DC fără perie este condus de o secvență de comutare continuă a semnalului pe diferite înfășurări statorice. Motoarele AC pot fi făcute ca motoare AC sincrone cu magneți permanenți; În acest caz, sunt conduse de semnale sinusoidale. Absența perii crește eficiența prin eliminarea surselor de frecare. Absența pieselor mecanice pe întrerupătoare permite obținerea vitezei de rotație mai mari.
Motoarele pas cu pas sunt motoare sincrone fără perii alimentate de DC. Rotorul rămâne staționat într -o poziție specifică. Motoarele pas cu pas pot roti foarte exact arborele rotorului cu câteva grade fără a utiliza senzori pentru a detecta poziția unghiulară.
Parametri cheie
Ca și în cazul majorității componentelor electronice, o serie de parametri cheie și specifici de performanță determină corespondența inițială dintre dispozitiv și aplicație. Parametrii cheie pentru dispozitivele de control al motorului sunt valorile curente și de gestionare a tensiunii, deoarece acestea determină dacă o anumită componentă poate suporta cerințele de încărcare a motorului.
Pentru MOSFETS, următorii parametri cheie sunt rezistența activă (RDS (ON)) și capacitatea de poartă. Rezistența mai mică reduce pierderile de rezistență și scăderea tensiunii în timpul stării ON, ceea ce reduce sarcina disipativă și îmbunătățește eficiența. Capacitatea porții determină frecvența și viteza curentă necesară pentru a activa și dezactiva complet poarta la timpul de tranziție dorit (viteza de comutare). Pentru IGBT -uri, următorul parametru critic este căderea de tensiune (VDROP), care este suma contribuțiilor de la diode și MOSFET -uri interne care trec prin joncțiunea PN. Nivelurile de temperatură și curent afectează parametrii RDS (ON) și VDROP.
În general, MOSFET -urile oferă viteze de comutare mai mari (în MHz) și curenți de vârf mai mari. IGBT -urile oferă valori curente în jur de 10 A și sunt robuste, dar au viteze de comutare mai lente. Pentru aplicațiile de control al motorului, regula de bază este că MOSFET -urile sunt o alegere mai bună pentru tensiunea mai mică și curentă și frecvența de comutare mai mare, în timp ce IGBT -urile sunt o alegere mai bună pentru o tensiune/curent mai mare și o frecvență mai mică.