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                          國產三菱PLC

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                          工控板操控器-電機驅動的難點在于本錢和算法

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                          工控板操控器-電機驅動的難點在于本錢和算法

                          發布日期:2017-03-01 作者:工控板控制器 點擊:

                            工控板控制器-電機驅動的難點在于本錢和算法,其算法和精度及可靠性又密切相關。此外,電機能耗占世界能耗的一半擺布,電機功率的進步,契合節能減排的懇求。

                            在咱們的家庭里邊,一切的家電除了電視機以外,幾乎都包括了電機:從抽油煙機、微波爐、灶具,燃氣熱水器、洗衣機、冰箱、空調,再到硬盤、DVD機,全都和電機有關。其他,在轎車傍邊,所運用的電機數量達上百個之多。其間的很多產品(例如硬盤),對電機控制的精度和可靠性懇求非常之高。

                          工控板控制器


                            算法和可靠性

                            國內的家用電器廠商在電機的控制算法上處于弱勢;而至于硬件方面,根據不相同懇求集成不相同的功用和硬件,可以進步產品的可靠性。其他,現在的一些電機驅動器件集成了MCU,這也是電機驅動的一個發展方向。根據不相同的運用需要,電機有很多的控制算法,包括:120度、150度或180度梯形波、FOC算法、無方位查看、PID調度算法等。對于電機驅動的可靠性,需要計劃各種保護,比如:熱保護、欠壓保護和避免導通的保護等。然而,在以往的電機驅動器中,幾乎難以找到過流保護(OCP)——這些器件對于這一保護而言,只可以靠熱保護去照應。

                            他介紹,TI有一個專門對于電機做控制算法的實驗室Kilby Lab。該實驗室致力于將算法做得更完善,把可靠性提上去。在可靠性方面,若選用熱保護的話,在溫度抵達某一溫度(比如150度)時再直接關斷,照應或許無法滿足實踐需要:比如人為的短路,在發熱溫度查看還來不及保護的時分就會焚毀。過流保護照應時間太長的話,器件也簡單被焚毀。其他,電機在起動的剎那間,沖擊電流格外大。若在此時實行電流查看的話,器件會實施過流保護。因此,設置一個關斷時間,把這個時間疏忽掉,逾越這個時間點今后,再做電流查看,就可以繞開起動時的過流保護。

                            TI DRV8電機驅動系列的一個主要特點,就在于它的可靠性。其他,在DRV8系列中集成了MCU,這么,咱們在運用的時分,就不需要在外部再附加單片機;或許,只需要用主處理器和驅動器通訊,“告訴”它走幾步或許發一個指令即可。這么便進步了電機驅動的易用性,而無需知道其后臺是怎樣操作的。對于TI而言,電機驅動的發展方向也便是如此——盡或許做到器件便當操作和易于運用。

                            細分和混合衰減方式

                            步進電機需要進行細分控制。對于步進電機驅動器而言,可以將細分(1/8細分直到1/256細分)的索引表集成進入。其他,可以通過設置控制字(例如1/8細分驅動),在無細分、1/2細分、1/4細分和1/8細分之間進行選擇。

                            步進電機每加一個脈沖,便會走一步。當沒有脈沖或許是脈沖關斷的時分,電流就會降下來,電機就會留步。但是由于電感很大,電流不能突變,這時便可以選用算法來控制電流的衰減速度。李志林談道,衰減方式可以分為慢衰減方式和快衰減方式。將慢衰減和快衰減方式結合起來(混合衰減方式),便可以根據實踐懇求,對留步形成的體系噪聲和電機工作的滑潤度進行調整。

                            步進電機在驅動的時分,電流波形Z佳是正弦波,由于這時的諧波分量較低、EMI較小且控制精度也較高。但在細分的時分,會遇到一個疑問:過零點的失真會致使誤沖。這時,在驅動器中,可以選用動態的TBLANK(間隔時間),來減小波形過零點的失真;其他,可以選用可調的混合衰減方式(比如先快后慢),來減小di/dt過零時的電感放電失真。

                            漏源導通電阻RDS(ON)

                            某些電機驅動器傍邊集成了MOSFET,這么,其漏源導通電阻(RDS(ON))便抉擇了驅動器的發熱情況。對于一個5A的電機,一切的電流都將流過它的線圈。若芯片傍邊集成了兩個H橋,在驅動的時分,就相當于有兩個半橋在導通(兩個半橋相當于4個MOSFET)。這么,芯片的功耗就等于電流的平方乘以4RDS(ON)。因此,RDS(ON)越低,芯片的發熱量便越小。例如,TI的DVR8818便是一款RDS(ON)極低的驅動器件(上管與下管RDS(ON)之和為0.37Ω)。

                            步進電機驅動器接口方式

                            步進電機驅動器大致有三種接口方式:PWM方式、Phase/Enable方式和Step/Direction方式。PWM方式即選用MCU程序進行控制;Phase/Enable方式即輸出由相位(方向)和每個H橋的使能信號控制;Step/Direction方式則是根據脈沖和方向進行控制。

                            某些傳統的驅動器的電流標準相似,但在實踐運用時,接口方式卻不相同。接口方式不相同的話,在運用過程中就需要批改軟件,由于這兩種方式懇求CPU宣告的PWM脈沖的占空比和個數都不相同。這么,若將兩種接口方式做成兼容,便可以選用一個管腳,選擇是選用Step/Direction方式仍是選用Phase Enable方式,而不必再為其更改軟件(例如,DRV8834便是一種Step/Direction方式和Phase Enable方式可選的產品)。

                            無傳感器BLDC

                            有刷電機與直流無刷電機(BLDC)的差異在于是不是具有碳刷。有刷電機通過在轉向器上刻上槽,用不相同的炭刷去接觸而完結換向。而BLDC則沒有炭刷,由于炭刷的存在會影響其機械壽數。其他,有刷電機存在噪音——由于炭刷和不相同的繞組之間存在絕緣點,有刷電機在切換的時分會打火。因此,將有刷電機替換為BLDC將會是一個趨勢,一同,其功率也非常高。

                            有些BLDC電扇選用霍爾器件來替換傳統的換向器。由于霍爾器件需要電源供電,引線的數量將會較多。一同,霍爾器件自身存在運用壽數。因此,在高溫文高可靠性的場合不宜選用霍爾器件。其他,霍爾器件體積的束縛也抉擇了不行能把它放在其間。這種情況下,若選用無傳感器BLDC(即無換向查看的BLDC),應怎樣完結換向,就要看硬件的高招了。有很多的算法專門做這種BLDC的驅動,比如選用反電動勢查看的辦法來完結。

                            BLDC電扇的懇求在于:榜首,起動沒有疑問。雖然沒有相位查看,但在任何情況下都能起動。第二,不能出現反轉的或許。這對可靠性的懇求非常地高。TI的DRV10863即是一個雙向的BLDC驅動器。通過集成1安培的高/低端MOSFET,這款產品運用起來非常便當。其他,它集成的過流保護,可以便當調度過流保護點。DRV10863選用無傳感器BACK EMF控制辦法去查看相位,其電流波形接近于正弦波,并選用150度梯形波進行調整。


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