Sterownik silnika BLDC

Moduł jest oparty o specjalizowany kontroler DRV10983 produkowany przez Texas Instruments. Ten układ zawiera kompletny sterownik silnika BLDC oparty o model BEMF (pomiar wstecznej siły elektromotorycznej niewymagający dodatkowych czujników). Parametry silnika konfigurowane są za pomocą interfejsu I²C. Sterowanie jest możliwe przebiegiem PWM lub analogowym.

Układ ma wbudowany driver o obciążalności do 2 A (szczytowo 3 A) przy napięciu zasilania z zakresu 8…28 V. Dzięki zastosowaniu tranzystorów mocy o małej rezystancji przewodzenia, układ ma dużą sprawność. Uzupełniono go o sygnalizację stanów awaryjnych, takich jak: zablokowanie napędu, przegrzanie, przeciążenie, zwarcie i blokadę podnapięciową. Istotną cechą układu jest zasilanie silnika BLDC przebiegiem sinusoidalnym, co znacząco poprawia komfort pracy i zmniejsza szumy napędu.

Schemat ideowy modułu pokazano na rysunku 1. Aplikacja układu DRV10983 jest nieskomplikowana. Moduł jest zasilany za pomocą złącza PWR napięciem z zakresu 8…28 V, dobranym w zależności od zastosowanego silnika. Kondensatory CE1 i C1 filtrują zasilanie. Należy pamiętać o odpowiedniej dodatkowej, zewnętrznej pojemności filtrującej, zdolnej zapewnić stabilne zasilanie silnika. Z napięcia VM poprzez wewnętrzną przetwornicę jest generowane napięcie VCP potrzebne do zasilania drivera tranzystorów MOSFET.

Kondensatory C2 i C3 są niezbędne do pracy pompy ładunkowej VCP. Z napięcia VM jest otrzymywane także napięcie 3,3 V/1,8 V służące do zasilania wewnętrznych obwodów cyfrowych. Zastosowanie przetwornicy obniżającej ogranicza straty mocy szczególnie, jeśli układ jest zasilany z wyższego napięcia. Kondensatory C5 oraz C6 współpracują z wewnętrznymi stabilizatorami.

Silnik jest dołączany do złącza BLDC z zachowaniem kolejności uzwojeń UVW. DRV10983 sterowany jest sygnałami: DIR odpowiadającym za kierunek wirowania, SPD odpowiadającym za prędkość obrotową, na wyjściu FG dostępny jest sygnał tachometryczny. Zależnie od konfiguracji, układ dopuszcza pełne sterowanie albo za pomocą I²C, albo wejścia SPEED (SPD) sygnałem PWM lub analogowym (0…Vreg). Napięcie Vreg dopuszcza obciążalność 50 mA i może służyć do zasilania procesora sterującego. Wartość napięcia Vreg jest określana programowo na 3,3 V lub 5 V (VregSel).

Minimoduł zmontowano na dwustronnej płytce drukowanej. Rozmieszczenie elementów przedstawia rysunek 2. Sposób montażu jest typowy i nie wymaga opisywania. Należy jedynie zwrócić uwagę na poprawne przylutowanie padu termicznego. Przed uruchomieniem modułu, należy zidentyfikować parametry silnika i odpowiednio skonfigurować sterownik. Szczegółowy opis rejestrów i metody sterowania opisane są w karcie katalogowej DRV10983.

Adam Tatuś, EP