3-Phasen BLDC-Motor Driver

Drehzahlgesteuert: Sensorless mit PWM-Chopper und Zwischenkreisregler

Generelle Beschreibung

Neue bürstenlose DC-Motoren ermöglichen durch den Verzicht der elektromechanischen Bürsten und Kollektoren eine wesentlich erhöhte Lebensdauer gegenüber den DC-Kollektor Motoren. Um jedoch diese EC-Motoren korrekt anzusteuern, wird eine Steuerelektronik (EC-Driver) benötigt. Eine spezielle IC generiert ohne die sonst üblichen Hallgeneratoren durch Auswerten der EMK die momentane Rotorposition und generiert die korrekten Phasensignale für die 3-Phasen Leistungs-MOSFET's. Ein weiterer Pluspunkt:
Die Drehzahl kann sowohl mit PWM-Chopper und/oder mit Zwischenkreissteuerung geregelt werden! Damit erlaubt diese neue Methode (bei Magnetron Labs erstmals im Juli 2003 verwendet) auch Drehzahlen bis hinunter auf 100 1/min oder weniger.
Bei der stufenlosen Drehzahlsteuerung ermöglicht eine spezielle Schaltung eine Ergänzung zur normalerweise eingesetzten PWM-Chopper-Schaltung. Die neue Methode reduziert deshalb die bei Chopperanwendung (über 20kHz) resultierenden Wirbelstrom- und Hystereseverluste im Statoreisen des BLDC-Motors! Zusätzlich ermöglicht die spezielle Methode ein sauberes Aufstarten im sensorlosen Betrieb auch an Motoren mit grossem Massenträgheitsmoment. Kein geregeltes Netzteil notwendig: Es wird nur ein Trafo, Brückengleichrichter und ein ELKO mit 1000uF benötigt.
Der Leistungs-Controller/Driver treibt 2,25A/Ph bei Drehzahlsteuerung ohne Kühlkörper. Dank den MOSFET-Transistoren und deren kleinem RDSon Widerstand beträgt der Wirkungsgrad je nach Motor-Typ und Speisespannung zwischen 85% und 97%!


Eigenschaften
  • Speisespannungsbereich zwischen 8V und 34VDC
  • Kann dauernd 2,25A/Phase treiben
  • Drehrichtungs-Eingang
  • Brake-Eingang
  • Disable-Eingang kann Wicklungen stromlos machen
  • Geeignet für Motoren mit Dreieck- oder Sternwicklungen
  • Drehzahlsteuerung: Analogeingang (0..5VDC) oder Poti
  • Pulsausgang "Clock" für Geschwindigkeitskontrolle (closed loop)
  • Ausgang für Strommessung
  • Print Dimension: B = 62mm, L = 100mm, H = 22mm
  • Einsparung von 3 Hallsensoren !
  • Praxisgerechte Schraubklemmen (Raster = 3,5mm)

Driver








Datenblatt

1. Anschlüsse Steuereingänge/Ausgänge

Belegung X3
(10-pol. Stiftleiste)

Anschluss

Ein-/Ausgänge

Funktion

1

Direction

Drehrichtung CW/CCW, Switch gegen GND

2

GND

Referenz

3

Disable

Wicklungen stromlos, aktiv H

4

Strommessanschluss

U = (f) I, [0,1V/A]

5

NOS

No Operating Signal, (OC)

6

Tacho

Frequenzgenerator (Istdrehzahl), (OC) Rechtecksignal für ext. PI-Regler

7

Set_Point

externe Steuerspannung [0..5VDC], Solldrehzahl

8

/Brake, aktiv L

Bremseingang, Switch gegen GND

9

Ctrl_U

Ausgang des int. Poti (5kOhm), Drehzahlvorgabe

10

Vcc

+5V (Nur z. Kontrolle, 5mA max)


2. Motoranschlüsse

X2, 3-pol. Weidmüller Schraubklemme 3,5mm

Motoranschluss

1

W

2

V

3

U


3. Drehzahlbereich

Diagramm Beispiel: maxon EC motor, EC 22 Nr 200860, ohne Last

Zu beachten ist folgendes:
Der vorgestellte sensorlose BLDC-Motor (20Watt) wird in Dreieckschaltung betrieben. Der Drehzahlbereich bezieht sich auf Leerlaufbetrieb, bei Belastung und ohne externen PI-Regler fällt die Drehzahl ab!
Mit dem vorliegenden BLDC-Driver und einem EC-22 von maxon motor kann ein Regelbereich von max. 1 : 8,5 abgedeckt werden!
Die Nennspannung des EC 22 beträgt 24VDC, kurzzeitig kann dieser auch bei höherer Spannung betrieben werden.
(Datenblatt beachten, Lebensdauer !).

maxon EC motor ist ein Warenzeichen der Firma maxon motor ag in CH-6072 Sachseln (Schweiz).


4. Spezifikationen, Maximalwerte

Symbol

Parameter

Werte

Einheit

VSpeisung

Speisespannung max

34,50

[VDC]

IMot

Motorstrom (kontinuierlich)

2,25

[A]

PD

Maximal Strom (Ipeak)

ca. 5

[A]

TJ

Temperaturbereich Betrieb

0 bis 45

[°C]

TSTG

Lagertemperatur

-10 bis 130

[°C]

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Dokumentinformation:
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Document URL: http://www.magnetron.ch/Produkte/BLDC_HM2A5_de.html

Originally Composed: Monday, April 10, 2006
Date last modified: Tuesday, April 07, 2009