無刷馬達控制電路 相關
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2013年3月27日 · 無刷 DC (BLDC) 馬達 在眾多產業中越來越受歡迎，例如汽車（特別是電動車 (EV)）、HVAC、白色家電和工業，因為其摒棄傳統馬達所用的機械式整流子，以電子裝置取代，提升單元的可靠性和耐用度。. BLDC 馬達的另一項優勢就是比相同功率輸出的有刷馬達體型更小 ...
- Steven Keeping
- 馬達控制路徑和馬達
- BLDC 馬達控制選項
- 回授感測器選項
- 供應電流
- 使用精密 IC 應對馬達控制的挑戰
- 動手實作 BLDC 馬達控制
- 結論
- 參考資料
從運動控制軟體到馬達的這一段路徑中，包含運作軟體的處理器、用於馬達電源開關裝置的閘極驅動器以及馬達 (圖 1)。此外，也有可能有一條路徑是從馬達的感測器經過類比前端，再回到處理器，可藉此提供有關馬達轉子位置或速度的資訊，以確認效能並關閉回授迴路。 圖 1：當今的馬達控制從處理器中的韌體型式嵌入式軟體開始，可藉此控制閘極驅動器，然後再將電源切換到馬達繞組；可能還有一條由感測器驅動的回授迴路，從馬達再返回到處理器。(圖片來源：Renesas) 設計人員有兩種主流的直流驅動無刷馬達可供選擇：BLDC 馬達和步進馬達。這兩種馬達都是靠內部永久磁鐵之間的磁交互作用，以及電磁線圈的開關動作來發揮功能。這兩者中該選擇哪一種，端視其在預定應用中有何優缺點而定。 一般而言，BLDC 馬達非常可靠且有效率，能在...
交流電感馬達或有刷直流馬達主要是透過調整電源電壓來控制轉速和扭力，BLDC 馬達則不同，是透過精確控制電源開關 MOSFET 的開啟與關閉時序來進行控制。這種作法能讓馬達精確有效地處理多種任務。 這些要求從提供較高的每分鐘轉速 (RPM)，以滿足無線吸塵器移動大量空氣所需的吸力；到提供電動工具所需的高啟動扭力，特別是在馬達因負載而失速時。在許多應用中，馬達還必須能處理大型負載變化，此時就需要有快速的回應時間來維持一致的 RPM。 BLDC 馬達的常用控制策略是：基本的 120° 開／關控制和向量控制。若是 120° 開／關控制，BLDC 馬達的三個線圈中，有兩個會通電，並且會輪流切換六種通電模式，以支援任一方向的旋轉 (圖 4)。 圖 4：BLDC 馬達的定子磁極 (左) 可順時鐘或逆時鐘方...
BLDC 馬達可在沒有回授訊號的開迴路拓撲中進行控制，也可以透過閉迴路演算法搭配馬達感測器的回授進行控制。這要視應用的準確度、可靠性和安全性而定。 若增加回授感測器，則會增加成本和演算法的複雜性，不過也會提升計算的可信度，因此已是許多應用的必備項目。根據應用的不同，最注重的動作參數可能是轉子位置或轉速。這兩個因素密切相關：轉速是位置的時間導數，而位置是轉速的時間積分。 實際上，幾乎所有的回授感測器都能指示位置，且控制器可以直接使用其訊號或計算出導數來確定轉速。在較簡單的情況下，回授感測器的主要作用是針對基本馬達效能進行與安全性相關的檢查，或當作失速指示器，而不是封閉迴路控制。 常用的回授感測器有四種：霍爾效應裝置、光學編碼器、解角器和電感式感測器 (圖 6)。每種感測器的效能特性、解析度和成...
無刷馬達 (無論是 BLDC 還是步進馬達) 的磁極都是電磁「線圈」，因此必須靠電流而非電壓來驅動。為了正確地讓這些磁極通電，馬達控制系統必須透過「開啟／關閉」開關 (多數情況下為 MOSFET)，以精確的時序、脈衝寬度和受控的迴轉率高效準確地驅動馬達，以便提供電流。此外，驅動配置還必須保護 MOSFET 不受多種故障情況的影響，例如馬達失速、電流需求過高、熱過載及短路等。 若是相對較小的馬達 (通常需要 500 mA 至 1 A)，可以將 MOSFET 閘極驅動器 (甚至 MOSFET) 嵌入馬達控制 IC 封裝中，儘可能縮小覆蓋區。雖然這很方便且可簡化導入設計，但在許多情況下並不是個務實的做法，原因如下： 1. 高效能 MOSFET 所用的半導體製程，與控制器數位邏輯所用的製程差異甚大，...
在過去，進階的馬達控制需要透過 IC 組合才能達成。通常，這可能涉及到使用低階處理器發出通用指令，並使用專屬數值輔助處理器執行必要的演算法，或使用高階處理器來執行這兩個動作，同時使用閘極驅動電路作為電源裝置。這不僅需要更大的 PC 電路板覆蓋區和更長的物料清單 (BOM)，而且通常會出現系統整合以及相關的偵錯問題。 然而，現今的馬達控制 IC 已經能在單一裝置中實現所有功能，如 Renesas 的 RAJ306010 所示 (圖 7)。在 RAJ306010 中，許多功能區塊都是針對馬達控制設計的獨特需求而設計。 圖 7：Renesas 的 RAJ306010 IC 能提供超進階馬達控制所需的功能 (功率 MOSFET 除外)，相較於多重 IC 解決方案，不僅佔用的空間更少，也能簡化 BOM...
使用整體系統的多個模型，在紙上或電腦上規劃、模擬、評估和調整馬達控制應用是一回事。但運行真正的馬達，並使用真正的元件、負載和動態元素來測試效能，同時瞭解設定初始啟動條件及變化對各種效能參數的影響，又是另一回事。 這就是 Renesas 的 RTK0EML2C0S01020BJ 馬達控制系統 (圖10) 評估套件成為設計工程師重要資產的原因。若搭配 Renesas 的 Motor Workbench使用，除錯會更加輕鬆。此軟體工具能讓設計人員熟悉 RAJ306010 的操作、輸入和輸出模式，以及各種控制暫存器的功能。 圖 10：此電路板是 Renesas 的 RTK0EML2C0S01020BJ 馬達控制評估系統的核心，搭配 Renesas 的 Motor Workbench 軟體使用時，可在...
隨著以小封裝提供強大功率和精度的高效能、高性價比 BLDC 問世，設計人員將 DC 馬達整合到系統時，除了傳統的有刷直流馬達外多了許多選擇。為了充分發揮這些 BLDC 馬達的潛能，智慧型控制器會將所需的演算法和使用者所需的參數整合在一起並加以實作。這些裝置還提供馬達的開關 MOSFET 和其他類比 I/O 所需的驅動器，可實現完整的馬達控制解決方案。 如上所述，Renesas 的 RAJ306010 等 IC 在開發套件和軟體的支援下，在針對電器、汽車座椅、車窗等應用以及其他多種目前常見的應用提供高效能、小尺寸和高效馬達控制方面，可大幅減輕設計難題。
- Bill Schweber
無刷直流馬達已迅速成長為馬達類型首選，由於其高可靠性、多功能性、低雜訊和電氣干擾以及易於使用等特性，透過能以低成本微控制器或可程式化SoC實現的輕量化磁場導向控制策略即可對其進行控制，無論是否採用轉子位置感測器皆可，PSoC 3控制器與恰當
我們從無刷直流馬達的基礎出發，並以永磁同步馬達做類比，介紹無刷直流馬達的轉速。 接著，說明無刷直流馬達如何透過不同的控制策略來適應各種不同的應用需求。
無刷馬達驅動方式. 馬達線圈連接開關電晶體，其中6個電晶體構成變頻器。. 頂部和底部電晶體依照預定順序導通和截止，以改變繞組中電流的方向。. 無刷馬達旋轉的機制可以描述如下：. 在電晶體開關時序的步驟 [1]中，如下圖所示，電晶體Tr1和Tr6處於導通狀態 ...
2013年6月19日 · 無刷 DC (BLDC) 馬達誠如其名所示，沒有傳統馬達中容易磨損的電刷，而是用電子控制器取代，進而提升機體可靠度。 此外，BLDC 馬達比相同功率輸出的有刷馬達體型更小、重量更輕，因此非常適合空間狹窄的應用。
無刷直流馬達（英語： Brushless DC Motor ）或稱直流無刷電機或BLDC電機，是沒有電刷和整流子的馬達，根據轉子 永久磁鐵位置調整定子電流以產生轉矩。 雖然是稱 「直流」馬達 ，但實際上是一種使用 三相電 的 永磁同步馬達 （PMSM）。
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