Серво задвижвания, двигатели и устройства, които ги контролират, представляват възможност за устойчив растеж, водена от иновации в автомобилните и индустриалните системи и напредъка в производствените технологии. Очаква се автомобилната и транспортната индустрия да отчитат най -големия дял от серво двигатели и да стимулират продажбите до 2022 до 2022 г. Търсенето на дискове, контролери и серво двигатели остава силна, за да помогне на компаниите да подобрят ефективността в индустриалната среда.
Изискванията и технологиите за управление на скоростта/въртящия момент варират в зависимост от типа на двигателя, вариращи от просто управление на напрежението и ток за постояннотокови двигатели и двигатели с общо предназначение до използването на инвертори за променливи двигатели, превключване на обратна връзка на различни фази в безчетни двигатели и комплекс Цифрови схеми Стъпкови двигатели. Дори за традиционните аналогови двигатели като индукционни двигатели и превключени типове нежелание, днешната традиционна аналогова технология е придружена от все по -сложни методи за цифрово управление, които позволяват да се прилагат решения на ниска цена. Използването на микроелектронни устройства позволява по -добра скорост, позиция и контрол на въртящия момент, както и по -висока ефективност.
Фигура 1: IC блок -схема за управление на двигателя (изображение: Максимално интегрирано)
Веригите за управление на двигателя трябва бързо да включват и изключват тока в моторните бобини, като в същото време минимизират загубите на превключване или проводимост. Както MOSFET, така и изолирани биполярни транзистори на портата (IGBTs) отговарят на нуждите на двигателя в различни приложения. Тези устройства за електроенергия имат подобни функции и атрибути и има припокриване във вътрешния им дизайн. В повечето приложения те се използват в конфигурация на H-Bridge за контрол на текущия път до две или повече моторни намотки. Това позволява пълно управление върху скоростта и посоката на двигателя (Фигура 1).
Преглед на двигателя
Всеки дизайнерски проект, който включва изискването на двигателно или механично устройство, трябва да оцени дали да използва непрекъснат дизайн на ток или стъпка или серво мотор. В непрекъснат двигател се използват постоянни магнити или намотки за създаване на статично магнитно поле в статора. Роторът се състои от намотки, където токът влиза през графитни четки, натиснати в колектор върху въртящ се вал. Токът протича през последователни намотки, за да се поддържа въртене.
AC моторите могат да бъдат синхронни или асинхронни. В асинхронните двигатели (известни също като индукционни двигатели), намотките на статора са подредени, за да образуват приблизително синусоидално разпределение. Синхронните двигатели включват безчеткови постояннотокови и променливи двигатели, както и превключващи нежелани двигатели и двигатели, захранвани от източници на синусоидално напрежение.
При безчеткови двигатели роторът има постоянни магнити, а намотките, разположени на статора, се задвижват от контролната електроника в подходящата последователност. DC двигател без четка се задвижва от непрекъсната последователност на превключване на сигнала при различни намотки на статора. AC без четки променливи мотори могат да бъдат направени като синхронни променливи двигатели с постоянни магнити; В този случай те се задвижват от синусоидални сигнали. Липсата на четки повишава ефективността чрез елиминиране на източници на триене. Липсата на механични части на превключвателите позволява да се постигнат по -високи скорости на въртене.
Stepper Motors са безчеткови синхронни двигатели, захранвани от DC. Роторът остава неподвижен в определено положение. Стъпковите двигатели могат много точно да завъртят вала на ротора на няколко градуса, без да използват сензори за откриване на ъгловото положение.
Ключови параметри
Както при повечето електронни компоненти, редица ключови и специфични параметри на производителността определят първоначалната кореспонденция между устройството и приложението. Ключовите параметри за устройствата за управление на двигателя са стойностите за управление на тока и напрежението, тъй като те определят дали определен компонент може да поддържа изискванията за натоварване на двигателя.
За MOSFET следващите ключови параметри са активното съпротивление (RDS (ON)) и капацитет на портата. По -ниската устойчивост намалява загубите на съпротивление и спад на напрежението по време на състоянието на ON, което намалява разсейващото натоварване и подобрява ефективността. Капацитетът на портата определя честотата и скоростта на тока, необходими за напълно активиране и деактивиране на портата в желаното време на преход (скорост на превключване). За IGBTs следващият критичен параметър е спадът на напрежението (VDROP), който е сумата от приносите от диоди и вътрешни MOSFET, преминаващи през PN възел. Нивата на температурата и тока влияят на параметрите на RDS (ON) и VDROP.
По принцип MOSFET предлагат по -високи скорости на превключване (в MHz) и по -високи пикови токове. IGBT предлагат текущи стойности около 10 A и са здрави, но имат по -бавни скорости на превключване. За приложенията за управление на двигателя основното правило е, че MOSFET са по -добър избор за по -ниско напрежение и ток и по -висока честота на превключване, докато IGBT са по -добър избор за по -високо напрежение/ток и по -ниска честота.