1Wat is EMF?

Wanneer de rotor met permanente magneet van een BLDC-motor draait, beweegt het magnetisch veld in relatie tot de statorwikkelingen en veroorzaakt het een spanning in de motorfasen.

Deze gegenereerde spanning wordt de terug-elektromotieve kracht (Back-EMF of BEMF) genoemd.

In een driefasige sensorloze BLDC-motor bevat de back-EMF-golfvorm informatie met betrekking tot rotorpositie en motortoerental.

In een conventioneel BLDC-systeem zonder sensor met zes stappen worden twee motorfasen aangedreven, terwijl de derde fase drijvend wordt gelaten.

2Hoe werkt Back-EMF Zero-Crossing Detection?

Het basisproces kan als volgt worden samengevat:

Motorrotatie → Back-EMF-generatie → Zero-Crossing Detection → Rotor Position Estimation → Commutatie

Tijdens elke commutatiesector wordt één motorfase niet actief aangedreven. De regelaar bewaakt deze zwevende fase en detecteert wanneer zijn back-EMF het referentieniveau overschrijdt.

Voor een typisch zes-stappen BLDC-systeem heeft het nul-crossing-punt een gedefinieerde elektrische relatie met het volgende commutatiepunt.de regelaar gebruikt een vertraging die overeenkomt met ongeveer 30 elektrische graden om de juiste schakeltijd te bepalen.

De referentie kan worden vastgesteld met behulp van het motorneutraal punt of, in gemeenschappelijke implementaties, ongeveer de helft van de DC-busspanning (Vbus/2).

3Waarom blijft de derde fase drijven?

Een BLDC-motor met drie fasen heeft drie wikkels: U, V en W.

In een conventionele zes-stappen sensorloze commutatiesequentie worden twee fasen aangedreven en de resterende fase elektrisch drijvend.

De zwevende fase biedt een relatief directe manier om het door de motor gegenereerde terug-EMF te observeren zonder de positie van de rotor rechtstreeks te meten.

Dit is een van de belangrijkste verschillen tussen de traditionele sensorloze zesstaps BLDC-besturing en de sensorloze op FOC gebaseerde positie-schatting.dus de traditionele drijvende fase zero-crossing detectie is niet direct toepasbaar.

4Waarom werkt de terug-EMF-detectie niet bij nul snelheid?

Dit is een van de belangrijkste beperkingen van sensorloze BLDC-besturing.

Wanneer de motor stilstaat, is er in wezen geen terug-EMF.

Naarmate de motor snelheid toeneemt, wordt de back-EMF sterker en gemakkelijker te detecteren.

Een sensorloze BLDC-controller gebruikt meestal een open lus of een gedwongen startsequentie om de motor te versnellen totdat het terug-EMF-signaal sterk genoeg wordt voor een betrouwbare positie-detectie.

Daarom is de opstartprestatie een cruciale overweging bij het selecteren van een sensorloze BLDC-driver.

5Wat beïnvloedt de nauwkeurigheid van de terug-EMF-detectie?

In een echt motorisch systeem is de EMF-golfvorm niet perfect schoon.

Verschillende factoren kunnen de detectie beïnvloeden:

• PWM-schakelgeluid
  Hoogfrequente schakeling vanaf de MOSFET-brug kan geluid introduceren in de waargenomen fasespanning.
• Inductieve ringen
  Motor wikkeling inductance en schakeling overgangen kunnen spanning ringen rond commutatie gebeurtenissen te creëren.
• Motorparameters
  De golfvorm van het terug-EMF is afhankelijk van motorconstructie, wikkelingskenmerken, snelheid, belasting en andere elektrische parameters.
• Werkzaamheden met lage snelheid
  Bij lage snelheid zijn de terug-EMF-amplitude en helling klein, waardoor het detecteren van nul-crossing moeilijker wordt.
• EMI
  Slechte PCB-uitleg, lange motordraadjes en high-current-switching kunnen extra interferentie veroorzaken.

Daarom vereist een betrouwbare sensorloze besturing een passende signaalfiltering, geluidsverwijdering, commutatietijd en startcontrole.Microchip identificeert specifiek PWM-geluid en inductief rinkelen als praktische uitdagingen voor zero-crossing detectie.

6Hoe implementeert JUYI Tech Back-EMF detectie?

JUYI Tech ontwikkelt sensorloze BLDC-motorbesturings-IC's en stuurborden die zijn ontworpen voor toepassingen waarbij geen Hall-sensoren nodig zijn.

De JY03B Sensorless BLDC Motor Control IC integreert de kern motor-controles, MOSFET gate drivers, en interne spanningsregeling, terwijl het verwerken van back-EMF sensing, fase detectie,Startcontrole, en beveiligingsfuncties door middel van een hardware-gebaseerde architectuur.

De belangrijkste specificaties van JY03B omvatten:

• Werkspanning: 936 V gelijkstroom
• Pakket: SSOP-28
• Sensorloze driefase BLDC-besturing
• PWM frequentie: 16 kHz
• Analoog toerentalregeling: 0 ̊5 V
• High-side gate drive: tot 600 mA
• Laagzijdenpoort aandrijving: tot 800 mA
• Externe MOSFET-stadia
• Hardwaregebaseerde besturing zonder MCU-firmware

Voor ingenieurs die een sensorloze BLDC-motor ontwikkelen, kan de JY03B daarom de hoeveelheid externe besturingscircuits en firmware-ontwikkeling verminderen.

7. Waarom is terug-EMF detectie belangrijk voor BLDC motorrijders?

Betrouwbare terug-EMF-detectie beïnvloedt rechtstreeks:

• Start van de motor
• Precisie van de commutatie
• Snelheidsstabiliteit
• Koppelvermogen
• Efficiëntie
• Motorgeluid
• Hoge snelheid
• Aanpasbaarheid aan de belasting

Een slechte combinatie van motor en regelaar kan leiden tot:

• Startfalen
• Omgekeerde rotatie
• Motortrillingen
• Verlies van synchronisatie
• Overmatige stroom
• MOSFET-oververhitting
• Onstabiel snelheid

Daarom moet de keuze van een BLDC-controller niet alleen gebaseerd zijn op spanning en stroom, maar ook op de motorkenmerken en het gedrag van het back-EMF.

Vaak gestelde vragen

Q1.Wat is een terug EMF in een BLDC-motor?

Een terug-EMF is de spanning die wordt geïnduceerd in de motorwikkelingen wanneer de rotor met een permanente magneet draait.

Q2. Hoe detecteert een sensorloze BLDC-controller de rotorpositie?

De controller controleert het back-EMF van de zwevende motorfase en detecteert de nulcrossing.

Q3. Kan een BLDC-motor alleen met Back-EMF-detectie starten?

Normaal gesproken niet, bij nul snelheid is er weinig of geen terug-EMF.Een sensorloze controller heeft dus normaal gesproken een eerste start of open-loop commutatiesequentie nodig voordat betrouwbare BEMF-detectie beschikbaar komt..

Wat is zero-crossing detectie in een BLDC-motor?

In een typische zes-stappen sensorloze BLDC-controller, wordt de omgekeerde EMF-waarde gemeten door de opname van de omgekeerde EMF-waarde.Deze gebeurtenis wordt gebruikt om de rotorpositie te schatten en de volgende commutatie te plannen.

Q5. Is terug-EMF-detectie hetzelfde als FOC?

Traditionele terug-EMF-detectie wordt vaak geassocieerd met sensorloze zes-stap BLDC-commutatie.Sensorloze FOC schat de positie van de rotor over het algemeen aan de hand van gemeten spanningen/stromen en een motormodel of waarnemer in plaats van te vertrouwen op een nulkruising in zwevende fase.

Q6. Wat is de beste sensorloze BLDC-controller?

De juiste keuze is afhankelijk van de motorspanning, stroom, snelheid, startbelasting, back-EMF-kenmerken, besturingsvereisten, beschermingsfuncties,en toepassingsvoorwaarden.

Conclusies

Back-EMF-detectie is een van de fundamentele technologieën achter sensorloze BLDC-motorbesturing.Het stelt een controller in staat om de rotorpositie te schatten van het elektrische signaal van de motor in plaats van Hall sensoren te gebruiken, waardoor het systeem eenvoudiger, compacter en mogelijk kosteneffectiever wordt.

Succesvolle sensorloze werking is echter afhankelijk van meer dan alleen het detecteren van een nulkruising.,De PCB-opstelling en de toepassingsbelasting moeten allemaal in aanmerking worden genomen.

JUYI Tech's sensorloze BLDC-motorbesturings-IC JY03B is ontworpen om dit type motorbesturingsarchitectuur te vereenvoudigen door middel van een geïntegreerde op hardware gebaseerde oplossing.Terwijl JUYI Tech ook overeenkomstige BLDC-stuurborden en applicatieondersteuning biedt voor motormatching en systeemontwikkeling.

Op zoek naar een sensorloze BLDC motor driver IC? Verken JUYI Tech's JY03B/JY02A sensorloze BLDC motor control IC en JYQD serie BLDC driver boards voor praktische motor control oplossingen.