4. decembra 2015

MTD6505 – bezsnímačový regulátor 3-fázovéhe BLDC motora pre ventilátor

TME s.r.o.

Bezkefový motor je druh elektromotora, ktorého princíp činnosti je v určitom zmysle vyvrátením princípu činnosti klasických jednosmerných motorov.

Motor BLDC sa skladá z pohyblivého rotora s permanentnými magnetmi a statora s vinutiami (cievkami) umiestnenými na jeho obvode. Keďže sa týmto spôsobom podarilo z konštrukcie motora odstrániť uhlíkové kefy, motory BLDC sa v porovnaní s tradičnými motormi vyznačujú oveľa vyššou spoľahlivosťou a životnosťou (nakoľko sa kefy mechanicky opotrebúvajú). Tieto motory vďaka tomu zároveň poskytujú tichšiu prevádzku a vyššiu energetickú účinnosť (teplo z vinutí môže byť odvádzané priamo cez kryt motora). Okrem toho je možné regulovať otáčky motora v celom pracovnom rozsahu, bez ohľadu na aktuálnu hodnotu točivého momentu. Za tieto očividné výhody však treba zaplatiť nevyhnutnosťou použitia komplikovaných riadiacich algoritmov alebo špecializovaných elektronických ovládačov (komutátorov). Bezkefový motor nie je riadený priamo zdrojom jednosmerného napätia. Namiesto toho sú postupne na jednotlivé vinutia statora cyklicky privádzané obdĺžnikové alebo lichobežníkové napäťové impulzy, ktorých amplitúda v danej chvíli závisí od polohy rotora vzhľadom na stator. Informácie o polohe zväčša poskytujú snímače magnetického poľa (Hallove senzory). Pre získanie maximálneho krútiaceho momentu musí byť uhol medzi magnetickými tokmi rotora a statora udržiavaný na úrovni 90°. Z narastajúcimi otáčkami rotora sa skracuje čas, počas ktorého sú napäťové impulzy privádzané na jednotlivé vinutia (čiže máme do činenia s riadením, ktorého základom je impulzová šírková modulácia PWM). Vyššie opísaný algoritmus riadenia vedie k logickému záveru, že súčiastkami realizujúcimi elektronickú komutáciu, bežne používanými v motoroch BLDC, sú mikrokontroléry (obr. 1).

Firma Microchip Technology však od určitého času ponúka špecializovaný sínusový bezsnímačový ovládač 3-fázového jednosmerného motora BLDC s napájacím napätím 5 VDC.

MTD6505, lebo o ňom tu hovoríme, generuje 180° sínusový signál používaný na riadenie jednotlivých vinutí. To umožňuje dosiahnuť maximálny krútiaci moment pri súčasnom zachovaní podľa možností čo najtichšej prevádzky motora. Informácie o vzájomnej polohe rotora a statora sa získavajú na základe merania poklesu napätia na vývodoch jednotlivých vinutí (pokles napätia je priamo úmerný hodnote magnetického toku v danom okamihu). Jedná sa o metódu Back-EMF (BEMF). Použitím tejto metódy bolo možné odstrániť z konštrukcie nákladné a na miesto náročné Hallove senzory. Keďže súčasťou obvodu MTD6505 je integrovaný 3-fázový riadiaci mostík (full bridge driver) zložený zo 6 poľom riadených tranzistorov, vinutia riadeného motora je možné priamo pripojiť k riadiacim výstupom obvodu. Rozsah napájacieho napätia obvodu je od 2 do 5,5 VDC. Vhodným výberom odporu externého rezistora získavame možnosť spolupráce obvodu MTD6505 s bezkefovými motormi rôznych druhov, vyznačujúcich sa rôznymi hodnotami koeficientu Back-EMF (táto hodnota je uvedená v katalógovom liste daného motora). Obvod umožňuje ovládať a meniť smer otáčania motora, ale aj jeho otáčky (metóda Power Supply Modulation alebo Power Width Modultion PSM/PWM). Ovládač MTD6505 poskytuje niekoľko integrovaných funkcií umožňujúcich zachovanie a predĺženie životnosti motora, napr. vstavanú ochranu proti preťaženiu, prepäťovú ochranu a tepelnú ochranu (vypnutie motora v dôsledku prekročenia prahovej teploty). Obvod MTD6505 je k dispozícii v puzdre DFN10 s rozmermi 3×3 mm. Možnými oblasťami použitia sú riadenie činnosti ventilátorov v počítačoch a zdravotníckych zariadeniach a vo všeobecnosti riadenie činnosti malých motorov BLDC napájaných napätím nepresahujúcim 5 VDC. Konštruktér vďaka tomuto hotovému riešeniu nie je nútený písať komplikované riadiace algoritmy. Na druhej strane sa výrazne skracuje doba potrebná na vývoj celej aplikácie.

Spomínaný ovládač je dostupný v ponuke spoločnosti Transfer Multisort Elektronik (www.tme.eu) – distribútora spoločnosti Microchip.

Ako sa vám páčil tento článok?