คนขับมอเตอร์ เป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์หรือวงจรรวม (IC) ที่ทำหน้าที่เป็นส่วนต่อประสานระหว่างไมโครคอนโทรลเลอร์กำลังต่ำและมอเตอร์ไฟฟ้ากำลังสูง โดยรับสัญญาณควบคุมกระแสต่ำและแปลงเป็นแรงดันไฟฟ้าสูงและกระแสสูงที่รองรับซึ่งจำเป็นต่อการขับเคลื่อนมอเตอร์อย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ
ไม่ว่าคุณจะสร้างหุ่นยนต์ ออกแบบระบบสายพานลำเลียงอุตสาหกรรม หรือพัฒนาเครื่องใช้ในบ้านอัจฉริยะ เครื่องยนต์ ไดรเวอร์ เป็นสะพานสำคัญที่ทำให้สามารถควบคุมการเคลื่อนไหวได้ หากไม่มีวงจรลอจิกที่ละเอียดอ่อนของไมโครคอนโทรลเลอร์หรือไมโครโปรเซสเซอร์จะถูกทำลายทันทีด้วยกระแสขนาดใหญ่ที่มอเตอร์ต้องการ
คู่มือนี้ครอบคลุมทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้ ไอซีขับมอเตอร์ : : วิธีการทำงาน ประเภทต่างๆ ที่มี ข้อมูลจำเพาะที่สำคัญที่ต้องพิจารณา การเปรียบเทียบแบบเทียบเคียง การใช้งานทั่วไป และคำถามที่พบบ่อย
โดยพื้นฐานแล้ว วงจรขับมอเตอร์ ใช้ทรานซิสเตอร์กำลัง - ทรานซิสเตอร์สองขั้วทางแยก (BJT), MOSFET หรือ IGBT - จัดเรียงในโทโพโลยีเฉพาะเพื่อสลับและขยายพลังงานไฟฟ้าจากรางส่งกำลังไปยังโหลดของมอเตอร์
โทโพโลยีภายในที่พบบ่อยที่สุดคือ สะพาน H ซึ่งประกอบด้วยองค์ประกอบสวิตชิ่งสี่ชิ้นที่จัดเรียงเป็นรูปตัว "H" รอบๆ มอเตอร์ เมื่อเปิดใช้งานสวิตช์คู่ต่างๆ สะพาน H จะสามารถ:
การควบคุมความเร็วทำได้ผ่านทาง การปรับความกว้างพัลส์ (PWM) — เปิดและปิดเครื่องยนต์อย่างรวดเร็วตามรอบการทำงานต่างๆ รอบการทำงานที่ 50% จะให้แรงดันไฟฟ้าแก่มอเตอร์ประมาณครึ่งหนึ่ง ซึ่งจะลดความเร็วลงตามสัดส่วน ไอซีควบคุมมอเตอร์สมัยใหม่รวมลอจิก PWM บนชิป ซึ่งทำให้การออกแบบระบบง่ายขึ้นอย่างมาก
เครื่องยนต์ทั้งหมดไม่เหมือนกัน และคนขับก็ไม่เหมือนกัน ประเภทของ คนขับเครื่องยนต์ ความจำเป็นนั้นขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีของเครื่องยนต์ที่ใช้เป็นอย่างมาก
ไดรเวอร์มอเตอร์กระแสตรง เป็นประเภทที่ง่ายและใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด โดยจ่ายแรงดันและกระแสผันแปรให้กับมอเตอร์ DC แบบมีแปรงถ่าน ซึ่งควบคุมทั้งความเร็ว (ผ่าน PWM) และทิศทาง (ผ่านลอจิก H-bridge) เหมาะสำหรับหุ่นยนต์ ของเล่น พัดลมในรถยนต์ และปั๊ม
คุณสมบัติหลัก ได้แก่ การควบคุมทิศทาง การปรับความเร็ว PWM การตรวจจับกระแส และวงจรป้องกันกระแสเกิน แรงดันเกิน และการปิดระบบความร้อนในตัว
ไดรเวอร์สเต็ปเปอร์มอเตอร์ จ่ายไฟให้กับคอยล์แต่ละตัวของสเต็ปเปอร์มอเตอร์ในลำดับที่แม่นยำเพื่อสร้างขั้นตอนการหมุนที่ไม่ต่อเนื่อง แต่ละขั้นสอดคล้องกับมุมคงที่ โดยทั่วไปคือ 1.8° ต่อขั้น (200 ขั้น/รอบ)
การสนับสนุนไดรเวอร์ stepper ขั้นสูง ไมโครสเต็ป — แบ่งย่อยแต่ละขั้นตอนออกเป็นส่วนเพิ่มเล็กๆ น้อยๆ (1/2, 1/4, 1/8, จนถึง 1/256 ขั้น) — เพื่อการเคลื่อนไหวที่ราบรื่นยิ่งขึ้นและลดการสั่นสะเทือน มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องพิมพ์ 3D เครื่องจักร CNC และระบบกำหนดตำแหน่งที่แม่นยำ
ตัวขับมอเตอร์แบบไร้แปรงถ่าน DC (BLDC) - มักเรียกว่า ESC (ตัวควบคุมความเร็วแบบอิเล็กทรอนิกส์) ในการใช้งานงานอดิเรก - ใช้ฮาล์ฟบริดจ์สามตัวเพื่อจ่ายไฟให้กับขดลวดสามเฟสของมอเตอร์ BLDC พวกเขาอาศัยการตอบสนองตำแหน่งโรเตอร์ (ผ่านเซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์หรือการตรวจจับแรงแม่เหล็กไฟฟ้าด้านหลัง) เพื่อเปลี่ยนมอเตอร์ด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์
มอเตอร์ BLDC และไดรเวอร์ให้ประสิทธิภาพที่สูงกว่า อายุการใช้งานยาวนานกว่า และความหนาแน่นของพลังงานที่สูงกว่ามอเตอร์แบบมีแปรงถ่าน โดยครองอำนาจเหนือโดรน ยานพาหนะไฟฟ้า ฮาร์ดไดรฟ์ และระบบเซอร์โวทางอุตสาหกรรม
ไดรเวอร์เซอร์โว (เซอร์โวแอมพลิฟายเออร์หรือเซอร์โวมอเตอร์) เป็นตัวควบคุมวงปิดที่ซับซ้อนซึ่งจะเปรียบเทียบตำแหน่งจริง ความเร็ว หรือแรงบิดของมอเตอร์กับจุดตั้งค่าที่ต้องการอย่างต่อเนื่อง และแก้ไขข้อผิดพลาดใดๆ สิ่งเหล่านี้เป็นแกนหลักของระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมที่มีประสิทธิภาพสูง แขนหุ่นยนต์ และศูนย์เครื่องจักรกลซีเอ็นซี
เซอร์โวไดรฟ์สมัยใหม่ยอมรับคำสั่งผ่านโปรโตคอลฟิลด์บัสดิจิทัล (EtherCUnT, CกNopen, PROFINET) และให้การตอบสนองแบบไดนามิกที่ยอดเยี่ยมพร้อมลูปป้อนกลับในช่วงไมโครวินาที
ตารางด้านล่างสรุปความแตกต่างหลักๆ เพื่อช่วยคุณเลือกสิ่งที่ถูกต้อง คนขับเครื่องยนต์ สำหรับการสมัครของคุณ:
| ประเภทไดร์เวอร์ | ประเภทเครื่องยนต์ | วิธีการควบคุม | กรณีการใช้งานทั่วไป | ความซับซ้อน |
| ไดร์เวอร์มอเตอร์กระแสตรง | ซีซีปัดแล้ว | สะพาน H PWM | หุ่นยนต์ ของเล่น แฟนๆ | ต่ำ |
| สเต็ปเปอร์ไดร์เวอร์ | ทีละขั้นตอน | การสลับขดลวดตามลำดับ | เครื่องพิมพ์ 3D, CNC, กล้องถ่ายรูป | ปานกลาง |
| ไดรเวอร์ BLDC | กระแสตรงไร้แปรงถ่าน | การสลับสามเฟส | โดรน ยานพาหนะไฟฟ้า เครื่องใช้ในครัวเรือน | สูง |
| เซอร์โวมอเตอร์ | เซอร์โวมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ/กระแสตรง | การควบคุม PID แบบวงปิด | ระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม หุ่นยนต์ | สูงมาก |
เมื่อเลือกก คนขับเครื่องยนต์ IC ต่อไปนี้เป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดในการประเมิน:
นี่เป็นการตั้งค่าแรงดันไฟฟ้าที่ตัวขับมอเตอร์สามารถรองรับได้ ตัวขับแรงดันไฟฟ้าต่ำ (2.5V-10V) เหมาะสำหรับมอเตอร์งานอดิเรกขนาดเล็ก ในขณะที่ตัวขับไฟฟ้าแรงสูง (สูงถึง 60V หรือมากกว่า) จำเป็นสำหรับการใช้งานทางอุตสาหกรรม
จัดอันดับกระแสต่อเนื่อง กำหนดปริมาณกระแสไฟที่ผู้ขับขี่สามารถจ่ายได้ไม่จำกัดโดยไม่มีความร้อนสูงเกินไป กระแสสูงสุด คือกระแสไฟระยะสั้นสูงสุด (เช่น เมื่อสตาร์ทมอเตอร์) เลือกไดรเวอร์ที่มีพิกัดกระแสต่อเนื่องเกินพิกัดกระแสของมอเตอร์อย่างน้อย 25-30% เสมอ
ความถี่ PWM ที่สูงขึ้น (20 kHz ขึ้นไป) จะผลักดันสัญญาณรบกวนจากสวิตช์ให้อยู่นอกเหนือช่วงเสียงที่ได้ยิน ซึ่งจะช่วยขจัดเสียงหอนของมอเตอร์ ซึ่งจำเป็นในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค ความถี่ที่ต่ำกว่าจะช่วยลดการสูญเสียการสลับ
ความต้านทานภายในของสวิตช์ MOSFET ระหว่างการนำไฟฟ้า RDS(on) ที่ต่ำกว่าหมายถึงพลังงานที่กระจายออกไปตามความร้อนน้อยลง ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการออกแบบที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่
คุณภาพ คนขับเครื่องยนต์ chips มีการป้องกันในตัว: การป้องกันกระแสไฟเกิน (OCP), การล็อคแรงดันไฟเกิน (OVLO), การล็อคแรงดันไฟตก (UVLO), การปิดระบบด้วยความร้อน (TSD) และการป้องกันการรั่วไหล การป้องกันเหล่านี้เพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบอย่างมาก
โมดูลควบคุมมอเตอร์และวงจรรวม พบได้ในแทบทุกอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวทางกล:
การตัดสินใจในการออกแบบที่สำคัญคือว่าจะใช้หรือไม่ วงเปิด ทอง วงปิด การควบคุมมอเตอร์:
| คุณสมบัติ | การควบคุมวงเปิด | การควบคุมวงปิด |
| เซ็นเซอร์ตอบรับ | ไม่จำเป็น | ตัวเข้ารหัส, เซ็นเซอร์ฮอลล์, รีโซลเวอร์ |
| ความแม่นยำ | ปานกลาง | สูงมาก |
| การปฏิเสธการรบกวนโหลด | แย่ | ยอดเยี่ยม |
| ราคา | ต่ำer | สูงer |
| การใช้งานทั่วไป | เครื่องพิมพ์ 3 มิติ หุ่นยนต์ธรรมดา | เครื่องจักร CNC ระบบเซอร์โว |
ปฏิบัติตามกระบวนการตัดสินใจนี้เมื่อเลือก คนขับเครื่องยนต์ for your project :
ไดรเวอร์มอเตอร์และไมโครคอนโทรลเลอร์ สร้างคู่ที่เสริมกัน ไมโครคอนโทรลเลอร์ (MCU) จัดการตรรกะระดับสูง (เซ็นเซอร์อ่าน อัลกอริธึมที่ทำงานอยู่ ประมวลผลการสื่อสาร) และส่งสัญญาณควบคุมพลังงานต่ำไปยังไดรเวอร์มอเตอร์ ซึ่งทำหน้าที่จัดการงานไฟฟ้าที่มีปริมาณมาก
สัญญาณอินเทอร์เฟซทั่วไป ได้แก่:
แพลตฟอร์มการพัฒนายอดนิยม เช่น Arduino, STM32, ESP32 และ Raspberry Pi ต่างก็มีไลบรารีที่ครอบคลุมและโค้ดตัวอย่างสำหรับการทำงานกับแอปพลิเคชันทั่วไป คนขับเครื่องยนต์ modules ซึ่งช่วยเร่งการสร้างต้นแบบได้อย่างมาก
ถาม: ฉันสามารถเชื่อมต่อมอเตอร์โดยตรงกับพิน GPIO บนไมโครคอนโทรลเลอร์ได้หรือไม่
โดยทั่วไปแล้วพิน GPIO จะเอาต์พุตเพียง 3.3V หรือ 5V ที่ไม่กี่มิลลิแอมป์ แม้แต่มอเตอร์กระแสตรงขนาดเล็กก็ต้องใช้แรงดันไฟฟ้าสูงกว่าหลายร้อยมิลลิแอมป์ การเชื่อมต่อโดยตรงจะทำลายไมโครคอนโทรลเลอร์ ก เครื่องยนต์ driver เป็นสิ่งจำเป็นเสมอ
ถาม: ตัวขับมอเตอร์และตัวควบคุมมอเตอร์ต่างกันอย่างไร
A เครื่องยนต์ driver เหนือสิ่งอื่นใดคืออุปกรณ์ขยายกำลัง: มันดำเนินการคำสั่งที่ได้รับ ก เครื่องยนต์ controller เป็นอุปกรณ์ระดับสูงกว่าที่มีระบบอัจฉริยะ: จัดการฟีดแบ็กแบบลูปปิด ใช้อัลกอริธึมควบคุม (PID) และอาจรวมอินเทอร์เฟซการสื่อสารไว้ด้วย ในทางปฏิบัติ บางครั้งคำนี้ใช้แทนกันได้สำหรับระบบที่ง่ายกว่า
ถาม: ทำไมตัวขับมอเตอร์ของฉันถึงร้อน?
ให้ความร้อนในก เครื่องยนต์ driver IC มาจากการสูญเสียการสลับใน MOSFET ภายในและการสูญเสียการนำไฟฟ้าในสถานะ (I² × RDS(on)) หากไดรเวอร์ร้อนเกินไป ให้ตรวจสอบว่ากระแสไฟฟ้าของมอเตอร์ไม่เกินพิกัดกระแสของไดรเวอร์ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าพื้นที่ทองแดงหรือตัวระบายความร้อนของ PCB เพียงพอ และตรวจสอบว่าความถี่ PWM อยู่ภายในช่วงที่แนะนำ
ถาม: ไมโครสเต็ปปิ้งในไดรเวอร์สเต็ปเปอร์มอเตอร์คืออะไร
ไมโครสเต็ปปิ้ง แบ่งแต่ละขั้นตอนที่สมบูรณ์ของมอเตอร์ออกเป็นขั้นตอนย่อยที่เล็กลงโดยการเปลี่ยนแปลงกระแสในแต่ละขดลวดตามสัดส่วน ตัวอย่างเช่น 1/16 ไมโครสเต็ปของมอเตอร์มาตรฐาน 200 สเต็ป/รอบ ให้ผลลัพธ์เป็น 3,200 ไมโครสเต็ป/รอบ สิ่งนี้ทำให้การเคลื่อนไหวราบรื่นและเงียบกว่ามาก ซึ่งจำเป็นสำหรับเครื่องพิมพ์ 3D และอุปกรณ์ในห้องปฏิบัติการ
ถาม: ผู้ควบคุมเครื่องยนต์ควรมีความคุ้มครองอะไรบ้าง?
สำหรับระบบที่เชื่อถือได้ ให้มองหา เครื่องยนต์ driver ซึ่งรวมถึง: การป้องกันกระแสเกิน (OCP), การล็อคแรงดันต่ำ (UVLO), การป้องกันแรงดันไฟเกิน (OVP), การปิดระบบด้วยความร้อน (TSD), การป้องกันการลัดวงจร และการป้องกันการนำไฟฟ้าข้าม (ยิงทะลุ) คุณสมบัติเหล่านี้ป้องกันความเสียหายในกรณีที่เกิดความล้มเหลว และยืดอายุการใช้งานของตัวขับและมอเตอร์
ถาม: ตัวขับมอเตอร์ตัวเดียวสามารถควบคุมมอเตอร์หลายตัวได้หรือไม่
บ้าง ไอซีขับมอเตอร์ double รวม H-bridge อิสระสองตัวไว้ในตัวเครื่องเดียว ช่วยให้สามารถควบคุมมอเตอร์ DC สองตัวพร้อมกันได้ สำหรับมอเตอร์จำนวนมากขึ้น จะใช้ไอซีไดรเวอร์หลายตัว โดยแต่ละตัวควบคุมโดยไมโครคอนโทรลเลอร์ตัวเดียวกันผ่าน PWM และสัญญาณบังคับเลี้ยวอิสระ หรือผ่านบัสอนุกรม
ไดรเวอร์มอเตอร์ เป็นส่วนประกอบสำคัญในระบบใดๆ ที่แปลงพลังงานไฟฟ้าให้เป็นการเคลื่อนไหวทางกลที่ควบคุมได้ จากรถของเล่นธรรมดาๆ ไปจนถึงระบบเซอร์โวอุตสาหกรรมที่ซับซ้อน ทางด้านขวา คนขับเครื่องยนต์ IC รับประกันการทำงานที่มีประสิทธิภาพ เชื่อถือได้ และปลอดภัย
เข้าใจความแตกต่างพื้นฐานระหว่าง ไดรเวอร์มอเตอร์กระแสตรง , ไดรเวอร์สเต็ปเปอร์มอเตอร์ , ไดรเวอร์ BLDC และ เซอร์โวมอเตอร์ – พร้อมด้วยข้อกำหนดที่สำคัญ เช่น ช่วงแรงดันไฟฟ้า ความจุกระแสไฟฟ้า ความสามารถของ PWM และฟังก์ชันการป้องกัน ช่วยให้วิศวกรและผู้ผลิตสามารถตัดสินใจในการออกแบบได้อย่างปลอดภัยและมีข้อมูลครบถ้วน
ในขณะที่เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์กำลังก้าวหน้าอย่างต่อเนื่อง คนขับเครื่องยนต์ solutions ได้รับการบูรณาการมากขึ้น ชาญฉลาด และมีประสิทธิภาพ ทำให้เกิดหุ่นยนต์ ยานพาหนะไฟฟ้า และระบบอุตสาหกรรมอัจฉริยะรุ่นต่อไป
ลิขสิทธิ์© 2018 Cixi Waylead Motor Manufacturing Co. , Ltd.สงวนลิขสิทธิ์
เข้าสู่ระบบ
ขายส่ง AC Motor ผู้ผลิต
