Kiezen tussen een sensorloze BLDC-motordriveren eenHall-sensor BLDC-motordriveris een belangrijke beslissing bij het ontwerp van BLDC-motorsystemen. De twee benaderingen gebruiken verschillende methoden om de rotorpositie te bepalen, en elk heeft specifieke voordelen en beperkingen.

Over het algemeen biedt Hall-sensorregeling directe feedback over de rotorpositie en een betrouwbare opstart vanaf nulsnelheid, terwijl sensorloze regeling Hall-sensoren elimineert en de elektrische signalen van de motor gebruikt (meestal tegen-EMF) om de rotorpositie te schatten.De juiste keuze hangt af van de motor, de opstartbelasting, het snelheidsbereik, de kosten, de bedrading en de toepassingsvereisten.

Een driefasige BLDC-motor heeft informatie over de rotorpositie nodig om te bepalen wanneer de motorfasen moeten worden gecommuteerd.

Een BLDC-motor met Hall-sensor gebruikt normaal gesproken drie Hall-effectsensoren die in de motor zijn geïnstalleerd. Hun digitale signalen geven de elektrische positie van de rotor aan, waardoor de controller de juiste commutatiestatus kan selecteren.

In een conventioneel systeem met zes stappen identificeren de drie Hall-signalen zes geldige elektrische sectoren van elk 60 elektrische graden.

Voor een sensorloze BLDC-motor zijn geen Hall-sensoren nodig. Bij traditionele zesstaps sensorloze besturing bewaakt de controller de Back Electromotive Force (Back-EMF) van de zwevende motorfase en gebruikt hij nuldoorgangsinformatie om de rotorpositie te schatten en de commutatietiming te bepalen.

Het fundamentele verschil is dus:

Hall-sensor:

• Rotorpositie → Hall-sensoren → Controller → Commutatie

Sensorloos:

• Rotorrotatie → Back-EMF → Positieschatting → Controller → Commutatie

De belangrijkste beperking van traditionele sensorloze BEMF-regeling is dat tegen-EMF afhankelijk is van de rotatiesnelheid van de motor. Bij stilstand is er in wezen geen tegen-EMF, dus de controller kan de rotorpositie niet alleen van BEMF verkrijgen en moet een opstartstrategie gebruiken.

In een op Hall gebaseerde BLDC-motor detecteren de Hall-sensoren het magnetische veld van de permanentmagneetrotor.

De controller leest de Hall-toestanden en bepaalt in welke elektrische sector de rotor zich momenteel bevindt.

Een vereenvoudigde controlereeks is:

Hall-signaal → Rotorpositie → Commutatie → Motorrotatie

Voor een conventioneel systeem met drie hallen en zes stappen verschaffen de sensorsignalen zes geldige positietoestanden die overeenkomen met de zes commutatiesectoren.

• Betrouwbare opstart
• Goede controle bij lage snelheden
• Directe informatie over de rotorpositie
• Geschikt voor toepassingen die een startkoppel vereisen
• Relatief eenvoudige commutatielogica

• Vereist Hall-sensoren in de motor
• Vereist extra bedrading
• Voegt componenten en assemblagevereisten toe
• Sensorinstallatie kan de complexiteit van de motorproductie vergroten
• Hall-bedrading en signalen vereisen nog steeds een passend EMI-ontwerp

In een traditioneel sensorloos zesstaps BLDC-systeem worden twee motorfasen aangedreven terwijl de derde fase zwevend blijft.

De controller bewaakt de zweeffase.

Wanneer de motor draait, genereren de permanente magneten tegen-EMK in de motorwikkelingen. De controller detecteert de nuldoorgang door EMF en gebruikt deze informatie om de volgende commutatiegebeurtenis te synchroniseren.

Een vereenvoudigd proces is:

Motorrotatie

↓

Terug-EMF gegenereerd

↓

Zwevende fase gedetecteerd

↓

Zero Crossing gedetecteerd

↓

Rotorpositie geschat

↓

Volgende afkoop

Dit elimineert de noodzaak voor fysieke rotorpositiesensoren.

Dit is een van de belangrijkste technische verschillen.

Wanneer een BLDC-motor wordt gestopt:

Motorsnelheid ≈ 0 → Tegen-EMF ≈ 0

Daarom kan de controller in eerste instantie niet vertrouwen op BEMF om de rotorpositie te bepalen.

Een sensorloze bestuurder heeft normaal gesproken een initiële opstartsequentie nodig om de motor te versnellen totdat een voldoende detecteerbaar BEMF-signaal beschikbaar is.

Dit betekent datOpstartbelasting van de motor is een kritische factor bij het selecteren van een sensorloze BLDC-driver.

Een sensorloze bestuurder kan bijvoorbeeld heel goed werken met een licht belaste ventilator, maar moeite hebben met het starten van een pomp, ventilator of mechanisch systeem met hoge startkoppelvereisten als de motor- en bestuurderparameters niet goed op elkaar zijn afgestemd.

Er is geen universeel antwoord.

De juiste keuze is afhankelijk van de toepassing.

• Hall-sensoren zijn niet beschikbaar
• Lagere stuklijstkosten zijn belangrijk
• Vereenvoudigde motorbedrading heeft de voorkeur
• Mechanische integratie moet worden vereenvoudigd
• De motor werkt normaal gesproken op gemiddelde of hoge snelheid
• De toepassing is een ventilator, pomp, blower of soortgelijke roterende belasting
• De toepassing vereist geen nauwkeurige rotorpositie bij nulsnelheid

• Betrouwbaar opstarten is van cruciaal belang
• Er is een hoog startkoppel vereist
• De motor werkt vaak op zeer lage snelheid
• De rotorpositie moet vanuit stilstand beschikbaar zijn
• De toepassing maakt al gebruik van een met Hall uitgeruste motor
• Het besturingssysteem heeft directe Hall-positiefeedback nodig

Dit zijn technische selectieoverwegingen en geen absolute regels. Een bepaalde motor en belasting moeten altijd samen met de controller worden geëvalueerd.

Alleen een BLDC-stuurprogramma selecteren op basis vanspanning en stroomis niet voldoende.

Ingenieurs moeten ook rekening houden met:

• Configuratie van de motorwikkeling
• Nominale spanning
• Nominale stroom
• Piek-/opstartstroom
• Motorsnelheidsbereik
• Aantal polen
• Terug-EMF-kenmerken
• Hall-sensoropstelling, indien van toepassing
• Opstartkoppel
• Mechanische belasting
• Vereiste versnelling
• PWM-frequentie
• Bedrijfstemperatuur
• Beschermingsvereisten

Voor sensorloze systemen zijn BEMF-kenmerken en opstartgedrag bijzonder belangrijk.

Voor op Hall gebaseerde systemen moeten ook het Hall-sensortype, de elektrische Hall-hoek, de signaalvolgorde en de fase-/Hall-bedradingsrelatie worden geverifieerd.

JUYI Tech biedt zowel sensorloze als Hall-sensor BLDC-besturingsoplossingen, inclusief controller-IC's en driverboards.

Hierdoor kunnen ingenieurs een besturingsarchitectuur selecteren op basis van hun werkelijke motor- en toepassingsvereisten.

DeJY01is vooral relevant wanneer ingenieurs flexibiliteit nodig hebben tussen Hall-sensor- en sensorloze motorontwerpen.

Het is ontworpen als een dual-mode BLDC-controller-IC die beide ondersteunt:

• Hall-sensor BLDC-motoren
• Sensorloze BLDC-motoren

De JY01 maakt gebruik van SPWM-aandrijftechnologie en omvat functies zoals softstart, stroomregeling, overbelastingsbeveiliging, rotorvergrendelingsbeveiliging en snelheidsfeedback.

Volgens de JY01-applicatiedocumentatie kan de IC worden geconfigureerd voor Hall- of sensorloze werking. Bij sensorloze werking is aanpassing van het opstartkoppel bijzonder belangrijk omdat onvoldoende opstartkoppel het starten kan verhinderen, terwijl een overmatig opstartkoppel kan bijdragen aan trillen of omgekeerde beweging.

Dit maakt JY01 een nuttige optie voor ingenieurs die één controllerplatform willen dat geschikt is voor zowel Hall- als sensorloze BLDC-motorontwerpen.

Voor toepassingen die specifiek sensorloze besturing vereisen, biedt JUYI Tech producten op basis van sensorloze BLDC-besturings-IC's zoalsJY03B.

DeJY03Bis een 9-36 V sensorloze BLDC-motorbesturings-IC in een SSOP-28-pakket. Het integreert de motorbesturingskern, MOSFET-poortdrivers, spanningsregeling en andere besturingsfuncties in één enkele IC, waardoor de hoeveelheid externe besturingscircuits wordt verminderd.

Bijvoorbeeld deJYQD-V9.3Eis een 10-36 V sensorloze driefasige BLDC-driverkaart gebaseerd op JY03B, met PWM en 0-5 V analoge snelheidsregeling en FG snelheidspulsuitgang.

Dit type oplossing is geschikt voor toepassingen waarbij Hall-sensoren niet vereist zijn en een compacte sensorloze BLDC-besturingsarchitectuur de voorkeur heeft.

Voor met Hall uitgeruste motoren levert JUYI Tech ook speciale Hall-sensor driverboards.

Bijvoorbeeld deJYQD-V7.3E2is een 24 V Hall-effect BLDC-motordriverkaart met een maximale stroomsterkte van 15 A, 0-5 V analoge snelheidsregeling, PWM-snelheidsregeling en snelheidspulsuitgang. Het is ontworpen voor BLDC-motoren met Hall-sensor met een 120° Hall-configuratie.

Een andere optie is deJYQD-YL02D, een tweekanaals BLDC-driverbord dat 12-36 V-werking ondersteunt en 120 ° Hall-sensor BLDC-motoren.

Daarom omvat het productportfolio van JUYI Tech beide kanten van de selectie:

Sensorloze BLDC

• JY03B
• JYQD-V9.3E
• Andere sensorloze JYQD-series

Hall-sensor BLDC

• JY01
• JYQD-V7.3E2
• JYQD-YL02D
• Andere Hall-sensor driveroplossingen

Het huidige JUYI Tech-productportfolio bevat ook afzonderlijke sensorloze, Hall-sensor- en dual-mode BLDC-controllerproducten.

Geen van beide methoden is universeel beter. Sensorloze regeling verwijdert Hall-sensoren en vereenvoudigt de motorinterface, terwijl Hall-sensoren directe rotorpositie-informatie en betrouwbare werking vanaf nulsnelheid bieden.

Ja, maar normaal gesproken vereist dit een speciale opstartstrategie omdat back-EMF niet beschikbaar is of te zwak is bij stilstand en op zeer lage snelheid.

Ja. Hall-sensoren bieden informatie over de rotorpositie, zelfs als de motor stilstaat, waardoor de opstartcommutatie eenvoudiger wordt.

Ja. JY01 is ontworpen als een dual-mode controller-IC voor Hall-sensor en sensorloze BLDC-motoren.

JY03B is eensensorloze BLDC-motorbesturings-IC. Voor Hall-sensortoepassingen levert JUYI Tech andere producten, waaronder op JY01 gebaseerde oplossingen en Hall-sensor-driverboards.

De keuze tussen sensorloze en Hall-sensor BLDC-besturing moet gebaseerd zijn op de volledige motor- en toepassingsvereisten, en niet alleen op de vraag of een technologie nieuwer of goedkoper is.

Sensorloze BLDC-bedieningkan de bedrading vereenvoudigen, het aantal sensorgerelateerde componenten verminderen en een effectieve oplossing bieden voor ventilatoren, pompen, blowers en andere toepassingen waarbij een betrouwbare werking op middelhoge/hoge snelheid belangrijker is dan directe feedback over de rotorpositie bij stilstand.

Hall-sensor BLDC-regelingbiedt directe informatie over de rotorpositie en is vooral handig wanneer een betrouwbare start, werking op lage snelheid of een hoog startkoppel vereist is.

JUYI Tech ondersteunt beide architecturen via JY01 dual-mode BLDC-besturings-IC's, JY02A, JY03B sensorloze BLDC-besturings-IC's, Hall-sensor driverboards, sensorloze driverboards en op maat gemaakte BLDC-motorbesturingsoplossingen. De meest geschikte oplossing moet worden gekozen op basis van de elektrische eigenschappen van de motor, de opstartbelasting, de bedrijfssnelheid en de toepassingsvereisten.

• Hoe werkt rug-EMF-detectie?
• Hoe u de juiste BLDC-motordriver kiest