Lựa chọn giữa một Trình điều khiển động cơ BLDC không cảm biếnvà mộtTrình điều khiển động cơ BLDC cảm biến Halllà một quyết định quan trọng trong việc thiết kế hệ thống động cơ BLDC. Hai phương pháp này sử dụng các phương pháp khác nhau để xác định vị trí rôto và mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và hạn chế cụ thể.

Nói chung, điều khiển cảm biến Hall cung cấp phản hồi trực tiếp về vị trí rôto và khởi động đáng tin cậy từ tốc độ 0, trong khi điều khiển không cảm biến loại bỏ cảm biến Hall và sử dụng tín hiệu điện của động cơ—thường là EMF ngược—để ước tính vị trí rôto.Sự lựa chọn thích hợp phụ thuộc vào động cơ, tải khởi động, phạm vi tốc độ, chi phí, hệ thống dây điện và yêu cầu ứng dụng.

Động cơ BLDC ba pha cần thông tin vị trí rôto để xác định thời điểm chuyển pha của động cơ.

Động cơ BLDC cảm biến Hall thường sử dụng ba cảm biến hiệu ứng Hall được lắp bên trong động cơ. Tín hiệu số của chúng cho biết vị trí điện của rôto, cho phép bộ điều khiển chọn trạng thái chuyển mạch thích hợp.

Trong hệ thống sáu bước thông thường, ba tín hiệu Hall xác định sáu vùng điện hợp lệ, mỗi vùng có 60 độ điện.

Động cơ BLDC không cảm biến không cần cảm biến Hall. Trong điều khiển không cảm biến sáu bước truyền thống, bộ điều khiển giám sát Lực điện động ngược (Back-EMF) của pha động cơ nổi và sử dụng thông tin giao nhau bằng 0 để ước tính vị trí rôto và xác định thời gian chuyển mạch.

Do đó, sự khác biệt cơ bản là:

Cảm biến hội trường:

• Vị trí rôto → Cảm biến Hall → Bộ điều khiển → Chuyển mạch

Không cảm biến:

• Xoay rôto → Back-EMF → Ước tính vị trí → Bộ điều khiển → Giao hoán

Hạn chế chính của điều khiển BEMF không cảm biến truyền thống là EMF ngược phụ thuộc vào tốc độ quay của động cơ. Ở trạng thái dừng về cơ bản không có EMF ngược, do đó bộ điều khiển không thể lấy được vị trí rôto chỉ từ BEMF và phải sử dụng chiến lược khởi động.

Trong động cơ BLDC dựa trên Hall, cảm biến Hall phát hiện từ trường của rôto nam châm vĩnh cửu.

Bộ điều khiển đọc trạng thái Hall và xác định rôto hiện đang ở khu vực điện nào.

Trình tự điều khiển được đơn giản hóa là:

Tín hiệu Hall → Vị trí rôto → Chuyển mạch → Xoay động cơ

Đối với hệ thống sáu bước ba Hall thông thường, tín hiệu cảm biến cung cấp sáu trạng thái vị trí hợp lệ tương ứng với sáu khu vực giao hoán.

• Khởi nghiệp đáng tin cậy
• Kiểm soát tốc độ thấp tốt
• Thông tin vị trí rôto trực tiếp
• Thích hợp cho các ứng dụng yêu cầu mô-men xoắn khởi động
• Logic giao hoán tương đối đơn giản

• Yêu cầu cảm biến Hall bên trong động cơ
• Yêu cầu hệ thống dây điện bổ sung
• Thêm các thành phần và yêu cầu lắp ráp
• Việc lắp đặt cảm biến có thể làm tăng độ phức tạp trong sản xuất động cơ
• Hệ thống dây điện và tín hiệu hội trường vẫn yêu cầu thiết kế EMI phù hợp

Trong hệ thống BLDC sáu bước không cảm biến truyền thống, hai pha động cơ được dẫn động trong khi pha thứ ba được để nổi.

Bộ điều khiển giám sát pha nổi.

Khi động cơ quay, nam châm vĩnh cửu tạo ra EMF ngược trong cuộn dây động cơ. Bộ điều khiển phát hiện giao điểm 0 của EMF ngược và sử dụng thông tin này để đồng bộ hóa sự kiện chuyển mạch tiếp theo.

Một quá trình đơn giản hóa là:

Động cơ quay

↓

Back-EMF được tạo

↓

Đã phát hiện pha nổi

↓

Đã phát hiện không vượt qua

↓

Vị trí rôto ước tính

↓

Chuyển tiếp tiếp theo

Điều này giúp loại bỏ sự cần thiết của cảm biến vị trí rôto vật lý.

Đây là một trong những khác biệt kỹ thuật quan trọng nhất.

Khi động cơ BLDC dừng:

Tốc độ động cơ ≈ 0 → EMF lùi ≈ 0

Do đó, bộ điều khiển ban đầu không thể dựa vào BEMF để xác định vị trí rôto.

Trình điều khiển không có cảm biến thường cần trình tự khởi động ban đầu để tăng tốc động cơ cho đến khi có đủ tín hiệu BEMF có thể phát hiện được.

Điều này có nghĩa làTải khởi động động cơ là yếu tố quan trọng khi chọn trình điều khiển BLDC không cảm biến.

Ví dụ, bộ điều khiển không cảm biến có thể hoạt động rất tốt với quạt tải nhẹ nhưng gặp khó khăn khi khởi động máy bơm, quạt gió hoặc hệ thống cơ khí có yêu cầu mô-men xoắn khởi động cao nếu thông số động cơ và bộ điều khiển không khớp chính xác.

Không có câu trả lời phổ quát.

Sự lựa chọn chính xác phụ thuộc vào ứng dụng.

• Cảm biến Hall không có sẵn
• Chi phí BOM thấp hơn là quan trọng
• Ưu tiên nối dây động cơ đơn giản
• Tích hợp cơ học cần được đơn giản hóa
• Động cơ thường hoạt động ở tốc độ trung bình hoặc cao
• Ứng dụng là quạt, máy bơm, quạt gió hoặc tải quay tương tự
• Ứng dụng không yêu cầu vị trí rôto chính xác ở tốc độ 0

• Khởi động đáng tin cậy là rất quan trọng
• Cần có mô-men xoắn khởi động cao
• Động cơ thường xuyên hoạt động ở tốc độ rất thấp
• Vị trí rôto phải có sẵn từ trạng thái dừng
• Ứng dụng đã sử dụng động cơ được trang bị Hall
• Hệ thống điều khiển cần phản hồi trực tiếp vị trí Hall

Đây là những cân nhắc lựa chọn kỹ thuật hơn là các quy tắc tuyệt đối. Một động cơ và tải cụ thể phải luôn được đánh giá cùng với bộ điều khiển.

Chỉ chọn trình điều khiển BLDC theođiện áp và dòng điệnlà không đủ.

Các kỹ sư cũng nên xem xét:

• Cấu hình cuộn dây động cơ
• Điện áp định mức
• Đánh giá hiện tại
• Dòng khởi động/đỉnh
• Phạm vi tốc độ động cơ
• Số cực
• Đặc điểm EMF phía sau
• Bố trí cảm biến Hall, nếu có
• Mômen khởi động
• Tải trọng cơ học
• Gia tốc cần thiết
• Tần số xung
• Nhiệt độ hoạt động
• Yêu cầu bảo vệ

Đối với các hệ thống không có cảm biến, đặc điểm BEMF và hành vi khởi động đặc biệt quan trọng.

Đối với các hệ thống dựa trên Hall, loại cảm biến Hall, góc điện Hall, chuỗi tín hiệu và mối quan hệ nối dây pha/Hall cũng phải được xác minh.

JUYI Tech cung cấp cả giải pháp điều khiển BLDC không cảm biến và cảm biến Hall, bao gồm IC điều khiển và bảng điều khiển.

Điều này cho phép các kỹ sư lựa chọn kiến ​​trúc điều khiển theo yêu cầu ứng dụng và động cơ thực tế của họ.

cácJY01đặc biệt phù hợp khi các kỹ sư cần sự linh hoạt giữa thiết kế cảm biến Hall và động cơ không cảm biến.

Nó được thiết kế dưới dạng IC điều khiển BLDC chế độ kép hỗ trợ cả hai:

• Động cơ BLDC cảm biến Hall
• Động cơ BLDC không cảm biến

JY01 sử dụng công nghệ truyền động SPWM và bao gồm các chức năng như khởi động mềm, điều khiển dòng điện, bảo vệ quá tải, bảo vệ khóa rôto và phản hồi tốc độ.

Theo tài liệu ứng dụng JY01, IC có thể được cấu hình cho hoạt động Hall hoặc không cảm biến. Trong hoạt động không có cảm biến, việc điều chỉnh mômen khởi động đặc biệt quan trọng vì mômen khởi động không đủ có thể ngăn cản việc khởi động, trong khi mômen khởi động quá mức có thể góp phần gây rung lắc hoặc chuyển động lùi.

Điều này làm cho JY01 trở thành một lựa chọn hữu ích cho những kỹ sư muốn có một nền tảng bộ điều khiển có thể đáp ứng cả thiết kế động cơ Hall và động cơ BLDC không cảm biến.

Đối với các ứng dụng đặc biệt yêu cầu điều khiển không cảm biến, JUYI Tech cung cấp các sản phẩm dựa trên IC điều khiển BLDC không cảm biến nhưJY03B.

cácJY03Blà IC điều khiển động cơ BLDC không cảm biến 9–36 V trong gói SSOP-28. Nó tích hợp lõi điều khiển động cơ, trình điều khiển cổng MOSFET, điều chỉnh điện áp và các chức năng điều khiển khác vào một IC duy nhất, giúp giảm lượng mạch điều khiển bên ngoài cần thiết.

Ví dụ,JYQD-V9.3Elà bảng điều khiển BLDC ba pha không cảm biến 10–36 V dựa trên JY03B, với điều khiển tốc độ tương tự 0–5 V và đầu ra xung tốc độ FG.

Loại giải pháp này phù hợp cho các ứng dụng không yêu cầu cảm biến Hall và ưu tiên kiến ​​trúc điều khiển BLDC không cảm biến nhỏ gọn.

Đối với động cơ được trang bị Hall, JUYI Tech cũng cung cấp bảng điều khiển cảm biến Hall chuyên dụng.

Ví dụ,JYQD-V7.3E2là bảng điều khiển động cơ BLDC hiệu ứng Hall 24 V với định mức dòng điện tối đa 15 A, điều khiển tốc độ tương tự 0–5 V, điều khiển tốc độPWM và đầu ra xung tốc độ. Nó được thiết kế cho động cơ BLDC cảm biến Hall với cấu hình Hall 120°.

Một lựa chọn khác làJYQD-YL02D, bảng điều khiển BLDC kênh đôi hỗ trợ hoạt động 12–36 V và động cơ BLDC cảm biến Hall 120°.

Do đó, danh mục sản phẩm của JUYI Tech bao gồm cả hai mặt lựa chọn:

BLDC không cảm biến

• JY03B
• JYQD-V9.3E
• Dòng JYQD không cảm biến khác

Cảm biến Hall BLDC

• JY01
• JYQD-V7.3E2
• JYQD-YL02D
• Các giải pháp điều khiển cảm biến Hall khác

Danh mục sản phẩm JUYI Tech hiện tại cũng liệt kê các sản phẩm bộ điều khiển BLDC không cảm biến, cảm biến Hall và chế độ kép riêng biệt.

Không có phương pháp nào tốt hơn trên toàn cầu. Điều khiển không cần cảm biến loại bỏ cảm biến Hall và đơn giản hóa giao diện động cơ, trong khi cảm biến Hall cung cấp thông tin trực tiếp về vị trí rôto và vận hành đáng tin cậy từ tốc độ 0.

Có, nhưng nó thường yêu cầu một chiến lược khởi động chuyên dụng vì EMF hỗ trợ không khả dụng hoặc quá yếu khi đứng yên và tốc độ rất thấp.

Đúng. Cảm biến Hall cung cấp thông tin vị trí rôto ngay cả khi động cơ đứng yên, giúp cho việc khởi động trở nên đơn giản hơn.

Đúng. JY01 được thiết kế như một IC điều khiển chế độ kép cho động cơ BLDC cảm biến Hall và không cảm biến.

JY03B là mộtIC điều khiển động cơ BLDC không cảm biến. Đối với các ứng dụng cảm biến Hall, JUYI Tech cung cấp các sản phẩm khác, bao gồm các giải pháp dựa trên JY01 và bảng điều khiển cảm biến Hall.

Việc lựa chọn giữa điều khiển BLDC cảm biến Hall và không cảm biến phải dựa trên các yêu cầu ứng dụng và động cơ hoàn chỉnh—không chỉ đơn giản là liệu một công nghệ mới hơn hay rẻ hơn.

Điều khiển BLDC không cảm biếncó thể đơn giản hóa hệ thống dây điện, giảm thiểu các bộ phận liên quan đến cảm biến và cung cấp giải pháp hiệu quả cho quạt, máy bơm, máy thổi và các ứng dụng khác trong đó hoạt động đáng tin cậy ở tốc độ trung bình/cao quan trọng hơn phản hồi trực tiếp về vị trí rôto ở trạng thái dừng.

Điều khiển BLDC cảm biến Hallcung cấp thông tin trực tiếp về vị trí rô-to và đặc biệt hữu ích khi cần khởi động đáng tin cậy, vận hành ở tốc độ thấp hoặc mô-men xoắn khởi động cao.

JUYI Tech hỗ trợ cả hai kiến ​​trúc thông qua IC điều khiển BLDC chế độ kép JY01, JY02A, IC điều khiển BLDC không cảm biến JY03B, bảng điều khiển cảm biến Hall, bảng điều khiển không cảm biến và các giải pháp điều khiển động cơ BLDC tùy chỉnh. Nên lựa chọn giải pháp thích hợp nhất theo đặc tính điện, tải khởi động, tốc độ vận hành và yêu cầu ứng dụng của động cơ.

• Tính năng phát hiện EMF quay lại hoạt động như thế nào?
• Cách chọn đúng trình điều khiển động cơ BLDC