การเลือกระหว่างก ตัวขับมอเตอร์ BLDC ไร้เซ็นเซอร์และกไดรเวอร์มอเตอร์ BLDC เซ็นเซอร์ฮอลล์เป็นการตัดสินใจที่สำคัญในการออกแบบระบบมอเตอร์ของ BLDC ทั้งสองวิธีใช้วิธีที่แตกต่างกันในการกำหนดตำแหน่งโรเตอร์ และแต่ละวิธีมีข้อดีและข้อจำกัดเฉพาะ

โดยทั่วไป การควบคุมเซ็นเซอร์ฮอลล์จะให้การตอบสนองตำแหน่งโรเตอร์โดยตรงและการสตาร์ทที่เชื่อถือได้จากความเร็วเป็นศูนย์ ในขณะที่การควบคุมแบบไร้เซ็นเซอร์จะกำจัดเซ็นเซอร์ฮอลล์และใช้สัญญาณไฟฟ้าของมอเตอร์—โดยทั่วไปคือ back-EMF—เพื่อประมาณตำแหน่งโรเตอร์.ตัวเลือกที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับมอเตอร์ โหลดสตาร์ท ช่วงความเร็ว ต้นทุน สายไฟ และข้อกำหนดการใช้งาน

มอเตอร์ BLDC สามเฟสต้องการข้อมูลตำแหน่งโรเตอร์เพื่อกำหนดเวลาที่จะสลับเฟสของมอเตอร์

โดยปกติมอเตอร์เซนเซอร์ฮอลล์ BLDC จะใช้เซนเซอร์ฮอลล์เอฟเฟกต์สามตัวที่ติดตั้งอยู่ภายในมอเตอร์ สัญญาณดิจิตอลจะระบุตำแหน่งทางไฟฟ้าของโรเตอร์ ทำให้ผู้ควบคุมสามารถเลือกสถานะการเปลี่ยนเส้นทางที่เหมาะสมได้

ในระบบหกขั้นตอนทั่วไป สัญญาณฮอลล์ทั้งสามจะระบุเซกเตอร์ไฟฟ้าที่ถูกต้องหกเซกเตอร์ แต่ละเซกเตอร์ไฟฟ้า 60 องศา

มอเตอร์ BLDC ไร้เซ็นเซอร์ไม่จำเป็นต้องใช้เซ็นเซอร์ฮอลล์ ในการควบคุมแบบไร้เซนเซอร์หกขั้นตอนแบบดั้งเดิม ตัวควบคุมจะตรวจสอบแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลัง (Back-EMF) ของเฟสมอเตอร์ลอยตัว และใช้ข้อมูลการข้ามศูนย์เพื่อประมาณตำแหน่งโรเตอร์และกำหนดเวลาในการเปลี่ยน

ความแตกต่างพื้นฐานคือ:

เซ็นเซอร์ฮอลล์:

• ตำแหน่งโรเตอร์ → เซ็นเซอร์ฮอลล์ → ตัวควบคุม → การเปลี่ยนตำแหน่ง

ไร้เซ็นเซอร์:

• การหมุนของโรเตอร์ → Back-EMF → การประมาณตำแหน่ง → ตัวควบคุม → การเปลี่ยนค่า

ข้อจำกัดที่สำคัญของการควบคุม BEMF แบบไร้เซนเซอร์แบบดั้งเดิมคือ back-EMF ขึ้นอยู่กับความเร็วในการหมุนของมอเตอร์ เมื่อหยุดนิ่ง โดยพื้นฐานแล้วจะไม่มี back-EMF ดังนั้นตัวควบคุมจึงไม่สามารถรับตำแหน่งโรเตอร์จาก BEMF เพียงอย่างเดียว และต้องใช้กลยุทธ์การเริ่มต้น

ในมอเตอร์ BLDC แบบฮอลล์ เซนเซอร์ฮอลล์จะตรวจจับสนามแม่เหล็กของโรเตอร์แม่เหล็กถาวร

ตัวควบคุมจะอ่านสถานะของ Hall และกำหนดว่าโรเตอร์อยู่ในภาคไฟฟ้าใด

ลำดับการควบคุมแบบง่ายคือ:

สัญญาณฮอลล์ → ตำแหน่งโรเตอร์ → การเปลี่ยนตำแหน่ง → การหมุนของมอเตอร์

สำหรับระบบหกขั้นตอนแบบสามฮอลล์แบบธรรมดา สัญญาณเซ็นเซอร์จะให้สถานะตำแหน่งที่ถูกต้องหกสถานะซึ่งสอดคล้องกับส่วนการสลับหกส่วน

• การเริ่มต้นที่เชื่อถือได้
• ควบคุมความเร็วต่ำได้ดี
• ข้อมูลตำแหน่งโรเตอร์โดยตรง
• เหมาะสำหรับงานที่ต้องการแรงบิดสตาร์ท
• ตรรกะการเปลี่ยนที่ค่อนข้างตรงไปตรงมา

• ต้องใช้เซ็นเซอร์ Hall ภายในมอเตอร์
• ต้องใช้สายไฟเพิ่มเติม
• เพิ่มส่วนประกอบและข้อกำหนดในการประกอบ
• การติดตั้งเซ็นเซอร์สามารถเพิ่มความซับซ้อนในการผลิตมอเตอร์ได้
• การเดินสายและสัญญาณในห้องโถงยังคงต้องมีการออกแบบ EMI ที่เหมาะสม

ในระบบ BLDC หกขั้นตอนแบบไร้เซ็นเซอร์แบบดั้งเดิม มอเตอร์สองเฟสจะถูกขับเคลื่อน ในขณะที่เฟสที่สามปล่อยให้ลอยอยู่

คอนโทรลเลอร์จะตรวจสอบเฟสลอยตัว

เมื่อมอเตอร์หมุน แม่เหล็กถาวรจะสร้างแรงเคลื่อนไฟฟ้ากลับในขดลวดมอเตอร์ ตัวควบคุมจะตรวจจับการข้ามศูนย์ EMF ด้านหลัง และใช้ข้อมูลนี้เพื่อซิงโครไนซ์เหตุการณ์การเปลี่ยนถัดไป

กระบวนการที่ง่ายขึ้นคือ:

การหมุนของมอเตอร์

↓

สร้าง Back-EMF แล้ว

↓

ตรวจพบเฟสลอยตัว

↓

ตรวจพบการข้ามเป็นศูนย์

↓

ประมาณการตำแหน่งโรเตอร์

↓

การเปลี่ยนแปลงครั้งถัดไป

ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการใช้เซ็นเซอร์ตำแหน่งโรเตอร์ทางกายภาพ

นี่เป็นหนึ่งในความแตกต่างทางวิศวกรรมที่สำคัญที่สุด

เมื่อมอเตอร์ BLDC หยุดทำงาน:

ความเร็วมอเตอร์ µ 0 → Back-EMF µ 0

ดังนั้นตัวควบคุมจึงไม่สามารถพึ่งพา BEMF ในการกำหนดตำแหน่งโรเตอร์ได้ในตอนแรก

โดยปกติ ไดรเวอร์แบบไร้เซนเซอร์จำเป็นต้องมีลำดับการเริ่มต้นเริ่มต้นเพื่อเร่งความเร็วมอเตอร์จนกว่าจะมีสัญญาณ BEMF ที่ตรวจจับได้เพียงพอ

นี่หมายความว่าโหลดสตาร์ทมอเตอร์เป็นปัจจัยสำคัญในการเลือกไดรเวอร์ BLDC ไร้เซนเซอร์.

ตัวอย่างเช่น ตัวขับแบบไร้เซ็นเซอร์อาจทำงานได้ดีมากกับพัดลมที่โหลดเบา แต่มีปัญหาในการสตาร์ทปั๊ม โบลเวอร์ หรือระบบกลไกที่มีความต้องการแรงบิดสตาร์ทสูง หากพารามิเตอร์ของมอเตอร์และตัวขับไม่ตรงกันอย่างเหมาะสม

ไม่มีคำตอบที่เป็นสากล

ตัวเลือกที่ถูกต้องขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชัน

• เซ็นเซอร์ฮอลล์ไม่พร้อมใช้งาน
• ต้นทุน BOM ที่ลดลงเป็นสิ่งสำคัญ
• ควรเดินสายไฟมอเตอร์แบบง่าย
• การรวมระบบทางกลจำเป็นต้องทำให้ง่ายขึ้น
• โดยปกติมอเตอร์จะทำงานที่ความเร็วปานกลางหรือสูง
• การใช้งานได้แก่ พัดลม ปั๊ม โบลเวอร์ หรือโหลดการหมุนที่คล้ายกัน
• การใช้งานไม่จำเป็นต้องมีตำแหน่งโรเตอร์ที่แม่นยำที่ความเร็วเป็นศูนย์

• การเริ่มต้นที่เชื่อถือได้ถือเป็นสิ่งสำคัญ
• ต้องใช้แรงบิดสตาร์ทสูง
• มอเตอร์มักทำงานที่ความเร็วต่ำมาก
• ตำแหน่งของโรเตอร์ต้องพร้อมใช้งานตั้งแต่หยุดนิ่ง
• แอปพลิเคชันนี้ใช้มอเตอร์ที่ติดตั้งฮอลล์อยู่แล้ว
• ระบบควบคุมต้องการการตอบสนองตำแหน่งฮอลล์โดยตรง

สิ่งเหล่านี้เป็นข้อพิจารณาในการคัดเลือกทางวิศวกรรมมากกว่ากฎเกณฑ์ที่แน่นอน ควรประเมินมอเตอร์และโหลดเฉพาะร่วมกับตัวควบคุมเสมอ

การเลือกไดรเวอร์ BLDC เท่านั้นตามแรงดันและกระแสไม่เพียงพอ

วิศวกรควรคำนึงถึง:

• การกำหนดค่าขดลวดมอเตอร์
• แรงดันไฟฟ้าที่ได้รับการจัดอันดับ
• จัดอันดับปัจจุบัน
• กระแสไฟสูงสุด/สตาร์ทอัพ
• ช่วงความเร็วมอเตอร์
• จำนวนเสา
• ลักษณะ Back-EMF
• การจัดเรียงเซ็นเซอร์ฮอลล์ ถ้ามี
• แรงบิดเริ่มต้น
• โหลดทางกล
• ความเร่งที่จำเป็น
• ความถี่พีเอ็มดับเบิลยู
• อุณหภูมิในการทำงาน
• ข้อกำหนดการป้องกัน

สำหรับระบบไร้เซ็นเซอร์ คุณลักษณะของ BEMF และพฤติกรรมการเริ่มต้นมีความสำคัญอย่างยิ่ง

สำหรับระบบแบบฮอลล์ จะต้องตรวจสอบประเภทเซ็นเซอร์ฮอลล์ มุมไฟฟ้าของฮอลล์ ลำดับสัญญาณ และความสัมพันธ์ของสายไฟเฟส/ฮอลล์ด้วย

JUYI Tech นำเสนอโซลูชันการควบคุม BLDC ทั้งแบบไร้เซ็นเซอร์และเซ็นเซอร์ฮอลล์ รวมถึง IC ตัวควบคุมและบอร์ดไดรเวอร์

ช่วยให้วิศวกรสามารถเลือกสถาปัตยกรรมการควบคุมตามความต้องการของมอเตอร์และการใช้งานจริง

ที่เจย01มีความเกี่ยวข้องอย่างยิ่งเมื่อวิศวกรต้องการความยืดหยุ่นระหว่างการออกแบบมอเตอร์เซ็นเซอร์ฮอลล์และมอเตอร์ไร้เซ็นเซอร์

ได้รับการออกแบบให้เป็น IC คอนโทรลเลอร์ BLDC แบบสองโหมด ซึ่งรองรับทั้ง:

• มอเตอร์ BLDC เซ็นเซอร์ฮอลล์
• มอเตอร์ BLDC ไร้เซนเซอร์

JY01 ใช้เทคโนโลยีขับเคลื่อน SPWM และมีฟังก์ชันต่างๆ เช่น การสตาร์ทแบบนุ่มนวล การควบคุมกระแสไฟฟ้า การป้องกันโอเวอร์โหลด การป้องกันโรเตอร์ล็อค และการตอบสนองความเร็ว

ตามเอกสารประกอบแอปพลิเคชัน JY01 สามารถกำหนดค่า IC สำหรับ Hall หรือการทำงานแบบไร้เซ็นเซอร์ได้ ในการทำงานแบบไร้เซ็นเซอร์ การปรับแรงบิดในการสตาร์ทมีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากแรงบิดในการสตาร์ทที่ไม่เพียงพอสามารถป้องกันการสตาร์ทได้ ในขณะที่แรงบิดในการสตาร์ทที่มากเกินไปอาจทำให้เกิดการสั่นหรือการเคลื่อนที่ถอยหลังได้

ทำให้ JY01 เป็นตัวเลือกที่มีประโยชน์สำหรับวิศวกรที่ต้องการแพลตฟอร์มตัวควบคุมเดียวที่สามารถรองรับการออกแบบมอเตอร์ BLDC ทั้งแบบ Hall และแบบไร้เซ็นเซอร์

สำหรับการใช้งานที่ต้องการการควบคุมแบบไร้เซ็นเซอร์โดยเฉพาะ JUYI Tech นำเสนอผลิตภัณฑ์ที่ใช้ IC ควบคุม BLDC แบบไร้เซ็นเซอร์ เช่นJY03B.

ที่JY03Bคือ IC ควบคุมมอเตอร์ BLDC ไร้เซนเซอร์ 9–36 V ในแพ็คเกจ SSOP-28 โดยจะรวมแกนควบคุมมอเตอร์ ตัวขับเกต MOSFET การควบคุมแรงดันไฟฟ้า และฟังก์ชันการควบคุมอื่นๆ ไว้ใน IC ตัวเดียว ช่วยลดปริมาณวงจรควบคุมภายนอกที่จำเป็น

ตัวอย่างเช่นJYQD-V9.3Eคือบอร์ดไดรเวอร์ BLDC สามเฟสไร้เซนเซอร์ 10–36 V ที่ใช้ JY03B พร้อม PWM และการควบคุมความเร็วแบบอะนาล็อก 0–5 V และเอาต์พุตพัลส์ความเร็ว FG

โซลูชันประเภทนี้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ไม่จำเป็นต้องใช้เซ็นเซอร์ Hall และแนะนำให้ใช้สถาปัตยกรรมการควบคุม BLDC แบบไร้เซ็นเซอร์ขนาดกะทัดรัด

สำหรับมอเตอร์ที่ติดตั้งฮอลล์ JUYI Tech ยังมีบอร์ดไดรเวอร์เซ็นเซอร์ฮอลล์โดยเฉพาะอีกด้วย

ตัวอย่างเช่นJYQD-V7.3E2คือบอร์ดไดรเวอร์มอเตอร์ BLDC แบบฮอลล์เอฟเฟกต์ 24 V ที่มีอัตรากระแสสูงสุด 15 A, การควบคุมความเร็วแบบอะนาล็อก 0–5 V, การควบคุมความเร็ว PWM และเอาต์พุตพัลส์ความเร็ว ได้รับการออกแบบมาสำหรับมอเตอร์ BLDC เซนเซอร์ฮอลล์ที่มีการกำหนดค่าฮอลล์ 120°

อีกทางเลือกหนึ่งคือJYQD-YL02Dบอร์ดไดรเวอร์ BLDC สองช่องสัญญาณที่รองรับการทำงาน 12–36 V และมอเตอร์ BLDC เซ็นเซอร์ฮอลล์ 120°

ดังนั้นกลุ่มผลิตภัณฑ์ของ JUYI Tech จึงครอบคลุมการเลือกทั้งสองด้าน:

BLDC ไร้เซ็นเซอร์

• JY03B
• JYQD-V9.3E
• ซีรีส์ JYQD ไร้เซนเซอร์อื่นๆ

เซ็นเซอร์ฮอลล์ BLDC

• เจย01
• JYQD-V7.3E2
• JYQD-YL02D
• โซลูชันไดรเวอร์เซนเซอร์ Hall อื่นๆ

กลุ่มผลิตภัณฑ์ JUYI Tech ในปัจจุบันยังแสดงรายการผลิตภัณฑ์ตัวควบคุม BLDC แบบไร้เซ็นเซอร์ เซ็นเซอร์ Hall และโหมดคู่แยกกัน

ไม่มีวิธีใดที่ดีกว่าในระดับสากล การควบคุมแบบไร้เซ็นเซอร์จะลบเซ็นเซอร์ Hall และทำให้อินเทอร์เฟซของมอเตอร์ง่ายขึ้น ในขณะที่เซ็นเซอร์ Hall จะให้ข้อมูลตำแหน่งโรเตอร์โดยตรงและการทำงานที่เชื่อถือได้จากความเร็วเป็นศูนย์

ใช่ แต่โดยปกติแล้วต้องใช้กลยุทธ์การเริ่มต้นโดยเฉพาะ เนื่องจาก back-EMF ไม่พร้อมใช้งานหรืออ่อนเกินไปเมื่อหยุดนิ่งและมีความเร็วต่ำมาก

ใช่. เซ็นเซอร์ฮอลล์จะให้ข้อมูลตำแหน่งของโรเตอร์แม้ว่ามอเตอร์จะหยุดนิ่ง ซึ่งทำให้การสับเปลี่ยนสตาร์ทตรงไปตรงมามากขึ้น

ใช่. JY01 ได้รับการออกแบบให้เป็น IC คอนโทรลเลอร์สองโหมดสำหรับมอเตอร์ BLDC เซ็นเซอร์ฮอลล์และมอเตอร์ BLDC ไร้เซ็นเซอร์

JY03B คือกIC ควบคุมมอเตอร์ BLDC ไร้เซนเซอร์. สำหรับการใช้งานเซ็นเซอร์ฮอลล์ JUYI Tech นำเสนอผลิตภัณฑ์อื่นๆ รวมถึงโซลูชันที่ใช้ JY01 และบอร์ดไดรเวอร์เซ็นเซอร์ฮอลล์

ทางเลือกระหว่างการควบคุม BLDC แบบไร้เซ็นเซอร์และเซ็นเซอร์ฮอลล์ควรขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของมอเตอร์และการใช้งานที่สมบูรณ์ ไม่ใช่แค่ว่าเทคโนโลยีใดเทคโนโลยีหนึ่งใหม่กว่าหรือถูกกว่าเท่านั้น

การควบคุม BLDC แบบไร้เซ็นเซอร์ลดความซับซ้อนของการเดินสาย ลดส่วนประกอบที่เกี่ยวข้องกับเซ็นเซอร์ และมอบโซลูชันที่มีประสิทธิภาพสำหรับพัดลม ปั๊ม โบลเวอร์ และการใช้งานอื่นๆ ที่การทำงานที่ความเร็วปานกลาง/สูงที่เชื่อถือได้มีความสำคัญมากกว่าการตอบสนองตำแหน่งโรเตอร์โดยตรงเมื่อหยุดนิ่ง

การควบคุมเซ็นเซอร์ฮอลล์ BLDCให้ข้อมูลตำแหน่งโรเตอร์โดยตรงและมีประโยชน์อย่างยิ่งเมื่อต้องการสตาร์ทที่เชื่อถือได้ การทำงานที่ความเร็วต่ำ หรือแรงบิดสตาร์ทสูง

JUYI Tech รองรับสถาปัตยกรรมทั้งสองผ่าน IC ควบคุม BLDC สองโหมด JY01 JY02A, JY03B ไอซีควบคุม BLDC ไร้เซ็นเซอร์, บอร์ดไดรเวอร์เซ็นเซอร์ฮอลล์, บอร์ดไดรเวอร์ไร้เซ็นเซอร์ และโซลูชันควบคุมมอเตอร์ BLDC แบบกำหนดเอง ควรเลือกวิธีแก้ปัญหาที่เหมาะสมที่สุดตามคุณลักษณะทางไฟฟ้าของมอเตอร์ โหลดสตาร์ท ความเร็วในการทำงาน และข้อกำหนดในการใช้งาน

• การตรวจจับ EMF ด้านหลังทำงานอย่างไร
• วิธีเลือกไดรเวอร์มอเตอร์ BLDC ที่เหมาะสม