אסטרטגיה לפשט שלוש שלבים מנוע שליטה BLDC ומערכות כונן
מוצרי מוליכים למחצה משולבים הם לא רק את המגמה של מוצרי צריכה, אלא גם בהדרגה לחדור לתוך יישומי בקרת המנוע. במקביל, מנועים DC (BLDC) ללא מברשות הם גם מראה את המומנטום אותו בשווקים רבים, כגון רכב ויישומים רפואיים, נתח השוק שלהם עולה בהדרגה על זה של סוגים אחרים של מנועים. עם הדרישה הגוברת עבור מנועי BLDC ואת בגרות של טכנולוגיות מוטוריות הקשורות, אסטרטגיית הפיתוח של מערכות בקרת המנוע BLDC התפתח מעגלים נפרדים לשלוש קטגוריות שונות. שלושת הסוגים העיקריים של הפתרונות מחולקים למוצרים סטנדרטיים ליישום (ASC) ו- System-on-a-chip.
שלושת הפתרונות העיקריים הללו נהנים יותר ויותר על ידי מהנדסי תכנון של מערכות מוטוריות משום שהם מפחיתים את מספר הרכיבים הדרושים ליישום ומפחיתים את המורכבות של התכנון. עם זאת, לכל אסטרטגיה יש עוצמות וחולשות משלה. מאמר זה ידון אלה שלוש אפשרויות וכיצד הם יכולים להיות נסחר בין אינטגרציה עיצוב וגמישות.
מערכת המנוע הבסיסית מורכבת משלושה מודולים עיקריים: ספק הכוח, המנוע והיחידה. איור 1 מציג את העיצוב של מערכת מנועית בדידה מסורתית. מערכות מוטור כוללות בדרך כלל מעבד RISC פשוט עם פלאש משולב המניע את ה- MOSFET החיצוני על-ידי שליטה על מנהל ההתקן של השער. המעבד יכול גם להניע את המנוע ישירות דרך MOSFET משולבת וסת הרגולטור כי סמכויות המעבד ואת הנהג.
כונן המנוע SoC משלב את כל המודולים לעיל וניתן לתכנות עבור מגוון רחב של יישומים. בנוסף, הוא אידיאלי עבור יישומים הדורשים אופטימיזציה שטח בשל אילוצי מקום. עם זאת, הביצועים העיבוד הנמוכים שלה ומרחב הזיכרון הפנימי המוגבל אינם ניתנים להחלה על מערכות מוטוריות הדורשות שליטה מתקדמת. חסרון נוסף של מעגלים משולבים של מנוע SoC הוא כלי הפיתוח המוגבלים, כגון היעדר סביבת פיתוח קושחה. זאת בניגוד מוחלט לעובדה שרוב ספקי המיקרו המובילים בתעשייה מציעים מגוון רחב של כלים קלים לשימוש.
ASSP כונני המנוע מתוכננים עבור אזור מסוים והכל מותאם במיוחד עבור יישום צר. זה לוקח מקום קטן מאוד ולא דורש שום התאמות תוכנה. בנוסף, הוא אידיאלי עבור יישומים מוגבלים בחלל. איור 2 מציג דיאגרמת בלוק של מנהל מנוע מאוורר DFN של 10 פינים. בגלל הכוננים המנוע ASSP מתמקדים לעתים קרובות ביישומים ייצור נפח גבוה, הם לעתים קרובות יש מחיר מעולה / יחסי יחסי. עם זאת, אין זה אומר כי מנועים הפועלים על כוננים ASSP צריך להקריב ביצועים. לדוגמה, רוב כונני המנוע המודרניים של ASSP יכולים להניע מנועים של BLDC באמצעות אלגוריתמים חסרי חיישנים וסינוסיאלים, שבעבר דרשו מיקרו-בקרים בעלי ביצועים גבוהים. עם זאת, מוצרי ASSP חסרים יכולת תכנות ואינם מתאימים את עוצמת הכונן, דבר המגביל את יכולתם להסתגל לדרישות השוק המשתנות.
למרות האינטגרציה הגבוהה היא מגמה מרכזית בתחום האלקטרוניקה של היום, עדיין יש ביקוש גובר לפתרונות שבב כפול עם נהגים אנלוגיים עשירים מיקרו-בקרים אנלוגיים אינטליגנטי. האסטרטגיה של שני שבבים מאפשרת למעצבים לבחור מתוך מגוון של מיקרו-בקרים לתמיכה בחילוף סנסורי או בחילופין ללא חיישנים בטכנולוגיית כונן טרפזי או סינוסי. בעת שימוש בפתרון זה, הבחירה של שבב הנהג התומך חיוני. השילוב האידיאלי של שבב צריך להכיל לפחות את התכונות הבאות:
יעיל, רגולטור מתכוונן להפחתת צריכת החשמל ולהפעלת כל סוגי המיקרו-בקרים
ניטור ועיבוד רקע מודולים כדי להבטיח פעולה מוטורית בטוחה ולאפשר תקשורת דו כיוונית בין המארח לבין הכונן
פרמטרים אופציונליים לייעל את הביצועים ללא צורך במאמץ תכנות נוסף
דירוג כוח הנהג עבור מנועים MOSFET או BLDC
באופן כללי, עם כונני מנוע SoC ו- ASSP, מעצבי מערכות המנוע לא רק משתמשים במרכיבים המעטים ביותר, אלא גם בעלי גמישות מתונה. עם זאת, פתרונות משולבים כל אחד יש מגבלות שונות, כגון פונקציונליות קבועה, קיבולת אחסון מוגבלת, כוח עיבוד. טבלה 1 משווה את שלוש אסטרטגיות הבקרה המוטוריות העיקריות שתוארו לעיל.
לעומת עיצובים נפרדים, בקרת מנוע מודרנית פתרונות כונן לא רק להפחית את הצעת החוק של חומרים, אלא גם להפחית את זמן הפיתוח של המערכת, בעוד שאין כל השפעה על בניית מערכות אופטימיזציה עבור מנועים נבחרים BLDC. חומרה וקושחה עיצובים ספריות וספריות של ספקי מוליכים למחצה יכול להפחית באופן דרמטי את זמן הפיתוח ולהאיץ את זמן השוק לשוק מושגים מתקדמים בקרת המנוע ואת הכונן.
