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            工業(yè)電機(jī)控制系統(tǒng)

            作者:Sohail Mirza  Maxim公司技術(shù)委員會(huì)高級(jí)成員 時(shí)間:2010-08-24 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏

              無刷:高可靠性和高輸出功率

            本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/112022.htm

              無刷直流(BLDC)電機(jī)既沒有換向器也沒有碳刷,相對(duì)于而言需要更少的維護(hù)。相對(duì)于感應(yīng)電機(jī)或而言,同等規(guī)格的無刷直流電機(jī)能提供更大的輸出功率。BLDC電機(jī)的定子與感應(yīng)電機(jī)的定子非常相似。但是,BLDC電機(jī)的轉(zhuǎn)子可以采用不同形式,當(dāng)然,都屬于永久磁鐵。氣隙磁通量由磁鐵固定,不受轉(zhuǎn)子電流的影響。BLDC電機(jī)還需要一定形式的轉(zhuǎn)子位置檢測。通常利用定子中嵌入的霍爾器件檢測轉(zhuǎn)子位置。當(dāng)轉(zhuǎn)子的磁極經(jīng)過霍爾傳感器附近時(shí),會(huì)有一個(gè)信號(hào)指示通過的是北極還是南極。Maxim提供多款霍爾傳感器,如MAX9641,這些器件集成了兩個(gè)霍爾傳感器和數(shù)字邏輯電路,可提供磁場位置、方向輸出,從而簡化設(shè)計(jì)并降低系統(tǒng)成本。

              傳感器、信號(hào)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)接口的重要性

              在電機(jī)控制環(huán)路中,有幾種類型的傳感器提供反饋信息。這些傳感器還用于檢測可能損壞系統(tǒng)的故障狀態(tài),從而提高系統(tǒng)可靠性。下面介紹傳感器在電機(jī)控制中的作用,特別是電流檢測放大器、霍爾傳感器和可變磁阻(VR)傳感器。其它內(nèi)容包括:利用高速ADC監(jiān)測、控制多通道電流和電壓,高精度電機(jī)控制所需的編碼器數(shù)據(jù)接口等。

              電流監(jiān)測

              電流是用于監(jiān)控并反饋給電機(jī)控制環(huán)路的常見信號(hào)。利用電流檢測放大器可以輕松地精確監(jiān)測系統(tǒng)流入、流出的電流。采用電流檢測放大器可以省去傳感器,因?yàn)樾枰獪y量的是電信號(hào)本身。電流檢測放大器能夠檢測短路和瞬態(tài)狀況,并監(jiān)測電源和電池反接故障。

              電流測量

              電流測量有很多渠道,但截至目前為止,最常見的方案是采用檢流電阻進(jìn)行測量。這種方法的基本原理是:利用基于運(yùn)放的差分放大器對(duì)檢流電阻兩端的電壓進(jìn)行放大,然后測量放大后的電壓信號(hào)。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中通常采用分立器件。但分立方案存在一些缺點(diǎn),例如:需要匹配電阻、具有較差的溫漂特性,并占用較大面積。幸運(yùn)的是,這些缺點(diǎn)可以通過在設(shè)計(jì)中使用集成電流檢測放大器得以解決。放大器不僅測量電流,還可以檢測電流方向,具有較寬的共模范圍,能夠提供高精度測量。電流測量可以采用低邊檢測(檢測電阻與接地通路串聯(lián)),也可以采用高邊檢測(檢測電阻與火線串聯(lián))。低邊檢測中,電路的輸入共模電壓較低,輸出電壓以地為參考,但低邊電阻在接地通路增加了所不希望的外部電阻。高邊檢測中,負(fù)載接地,但高邊電阻必須承受相當(dāng)大的共模信號(hào)。高邊檢測能夠?qū)收蠣顟B(tài)進(jìn)行監(jiān)測,例如,電機(jī)外殼或繞組對(duì)地短路。

              高邊電流檢測放大器,如MAX4080/MAX4081,將檢流電阻放置在電源正端和被監(jiān)測電路的電源輸入之間。這種設(shè)計(jì)消除了在地通道引入外接電阻,大大簡化了布局,通常也有助于改善電路的總體性能。Maxim可提供單向和雙向電流檢測IC,如MAX9918-MAX9920。器件的多樣性為設(shè)計(jì)提供極大靈活性,并簡化了各種ADC及其應(yīng)用的器件選型。MAX9918/MAX9919/MAX9920是輸入范圍為-20V至+75V的電流檢測放大器。這些器件能夠在惡劣環(huán)境下支持單向/雙向電流檢測(圖2),這種環(huán)境下,輸入共模范圍可能為負(fù)值。單向/雙向電流檢測相結(jié)合,能夠測量系統(tǒng)的充電電流和放電電流。單電源供電,大大節(jié)省系統(tǒng)的總體成本。

              參考文獻(xiàn):

              [1]Maxim方案指南,Maxim

              [2]MAX4080數(shù)據(jù)手冊(cè),Maxim

              [3]MAX9918數(shù)據(jù)手冊(cè),Maxim

              [4]MAX15024數(shù)據(jù)手冊(cè),Maxim

              [5]MAX9621數(shù)據(jù)手冊(cè),Maxim


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