¿Controlando pequeños motores de CC sin escobillas?

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Estoy diseñando un ESC con un pequeño microcontrolador que funciona a 3.3V. Los motores BLDC que he elegido son extremadamente pequeños y funcionan mejor a 3.7V. Tengo la fuente de alimentación para ambos (3.7V es VBATT, 3.3V se obtiene usando un convertidor). Son trifásicos y el controlador debe estar sin sensores. Me gustaría medir el RPM y el uso actual también, si no significa que tendré un diseño demasiado complicado.

Todos los documentos que he encontrado son excelentes para voltajes más altos y corrientes ridículas (alcanzaré un máximo de ~ 5Amps a 3.7V, no necesariamente tengo que diseñar un ESC de 100V, 300A).

Preguntas que tengo: ¿Hay un diseño de referencia que pueda seguir en algún lugar alrededor de la red? ¿Qué tipo de circuito de protección debo usar? ¿Qué tan simple puedo ir? ¿Hay algún IC que simplifique aún más el circuito? ¿Alguna otra recomendación / consejo / puntero?

Gracias por tu tiempo, Mike

    
pregunta Mike

2 respuestas

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El método más simple para la conmutación sin sensor de un motor es medir el Back-EMF para determinar la velocidad y utilizar el método de conmutación trapezoidal de seis pasos para impulsar el motor. Un circuito similar a este es un buen lugar para comenzar:

Lasecciónmarcada22essoloundivisordevoltajeparaescalarlosvoltajesdefasedentrodelrangodelADCdelmicrocontrolador.Enestediseño,tambiénparecenestarenviandolaseñalBack-EMFaloscomparadores,marcadoscon102,paraladeteccióndecruceporcero.SisuseñalBack-EMFesuntrapezoidelimpioyagradable,elmétododecomparaciónciertamentesimplificaríaeldiseñodelsoftware.PerosilaseñaldeBack-EMFesruidosa,haymuchosfiltrosyalgoritmosdiferentesquepuedeimplementarenelsoftwareparaprocesarlaseñalyencontrarelcruceporcerodeesamanera.

LaconmutacióntrapezoidaldeseispasoseslamismaqueseusaríasiestuvierausandosensoresdeefectoHallparamedirlavelocidadenlugardesinsensor.Conducesdosfasesconlatercerafaseapagada.Mientrasquelatercerafaseestáapagada,susoftwareestámirandoesapataparavercuándosuvoltajesecruzaen"cero", que es realmente la mitad del voltaje del motor (en su caso, VBATT). El cruce por cero se produce 30 grados eléctricos antes de que se produzca la siguiente conmutación (el siguiente paso en la secuencia del controlador de fase).

Ladeteccióndelacorrientetotalutilizadaporelmotoresrelativamentesimpleconeldiseñoanterior.Solomidalacaídadevoltajeatravésdelaresistenciaatierraenlaparteinferiordelpuente.Medirlacorrienteencadafaserequeriríaagregarunaresistenciaenserieountransformadordecorriente.Elusodeuntransformadordecorrienteendosdelastresetapas(luegopodríacalcularlatercera)estambiénlaformaenqueimplementaríamétodosdecontrolmáscomplejos,comoelControlOrientadoenelCampo,enelquenohablaréaquí,yaquesolicitóunmétodosimple.

Estoymásfamiliarizadoconlosdiseñosdemotoresdealtapotenciadelosquehablabas.Enelcasodealtapotencia,haycontroladoresdepuertaIGBTespecializadoscontodotipodeprotecciónincorporada.Hiceunabúsquedamuyrápidaynopudeencontrarnadacomoesoquefuncionealosvoltajesqueestáespecificando.Perolosdostiposprincipalesdeprotecciónquebuscaríaincorporaresladesaturacióndeltransistorylasobrecorriente.NormalmenteejecutolasseñalesdelaunidaddepuertaylaseñaldedeteccióndesobrecorrienteatravésdeunCPLDoFPGA.Cuandosedetectaunexcesodecorriente,todaslasseñalesdelaunidaddelapuertaseconfiguranenunnivelbajoenelCPLDoFPGAparaabrirlaunidadlomásrápidoposible.Elmicrocontroladorgeneralmentenoeslosuficientementerápidoparahacerestoyevitardaños.

Laaplicaciónseñalaque@suhalinkentraenmuchomásdetallesobreeltemadelcontrolsimpledelmotor. Este documento ofrece una buena comparación de algunas metodologías de control diferentes y por qué es posible que desee elegirlas en lugar de seis pasos trapezoidales .

    
respondido por el embedded.kyle

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