Универсальный драйвер щёточного мотора и BLDC

Представляем обзор схемы и платы драйвера двигателя BLDC, оснащенной интеллектуальным полумостом IFX007T. Модуль способен управлять одним двигателем BLDC. В качестве альтернативы его можно использовать для управления одним или двумя двунаправленными двигателями постоянного тока (конфигурация H-моста, каскадная для поддержки второго двигателя) или до трех однонаправленных двигателей постоянного тока (полумостовая конфигурация).

Схема драйвера мотора на IFX007T

Интегрированные полумосты IFX007T могут управляться ШИМ через контакт IN. Взаимодействие с микроконтроллером или Arduino упрощается благодаря встроенной микросхеме драйвера, которая имеет входы логического уровня, диагностику с измерением тока, регулировку скорости нарастания, генерацию мертвого времени и другие функции.

IFX007T полностью защищены от перегрева, пониженного напряжения, перегрузки по току и короткого замыкания. Проект способен на высокочастотный ШИМ – до 30 кГц. Все входы имеют логический уровень, выходы измерения тока предназначены для целей диагностики, а скорость нарастания регулируется с помощью R7, R8, R9, что можно использовать для быстрого и недорогого прототипирования (BL) управления двигателем постоянного тока, простого тестирования полумостового и полномостового управления двигателем. Для контроля температуры микросхемы IFX007 рекомендуется использовать принудительный обдув.

Код Ардуино к драйверу BLDC

Прилагающийся код Arduino предназначен для тестирования платы. Пользователь сможет управлять одним щеточным двигателем постоянного тока с функцией регулировки скорости. Скачать тут: github.com/Infineon/IFX007T-Motor-Control

Соединения: цифровой контакт Arduino D5 = контакт 5 VH разъема CN5, цифровой контакт Arduino D10 = контакт 4 VI разъема CN5, GND Arduino = контакт 8 заземления CN5, питание двигателя от 8 до 40 В постоянного тока = CN1.

Подключается щеточный или BLDC двигатель

Один двигатель BLDC с датчиком Холла или FOC. Три однонаправленных щеточных двигателя постоянного тока. Один двунаправленный и один однонаправленный.

Данная плата поддерживает двигатель BLDC на основе датчика Холла. Используйте следующие дополнительные компоненты R19, R20, R21, R22, R23, R24, C14, C15, C16 для привода двигателя без датчика на основе FOC. Цепь резисторов делителя R28, R29 и C17 предназначена для контроля напряжения питания мотора.

Технические параметры контроллера

  • Подключается щеточный и бесщеточный двигатель постоянного тока с непрерывной нагрузкой до 300 Вт.
  • Номинальное входное напряжение 8–40 В (оптимизировано для 24 В).
  • Средний ток двигателя 30 А ограничен из-за печатной платы (сама IFX007T может 55 А).
  • Размеры печатной платы 81 x 45 мм

Модуль может использоваться для привода двигателей в различных промышленных устройствах: электроинструменты, медицина, роботы, насосы, мультикоптеры, пылесосы, индустриальная автоматизация.

Описание чипа IFX007T

IFX007T представляет собой интегрированный сильноточный полумост для электроприводов. Он является частью семейства Industrial & Multi-Purpose NovalithIC, содержащего один p-канальный полевой МОП-транзистор верхнего плеча и один n-канальный полевой МОП-транзистор нижнего плеча со встроенной микросхемой драйвера в одном корпусе.

Благодаря p-канальному переключателю верхнего плеча отпадает необходимость в зарядовом насосе, что сводит к минимуму электромагнитные помехи.

Взаимодействие с микроконтроллером упрощается благодаря встроенной микросхеме драйвера, которая имеет входы логического уровня, диагностику с измерением тока, регулировку скорости нарастания, генерацию мертвого времени и защиту от перегрева, пониженного напряжения, перегрузки по току и короткого замыкания. IFX007T представляет собой оптимизированное по стоимости решение для защищенных сильноточных приводов двигателей с ШИМ.

Устройство имеет встроенные функции защиты выходов короткого замыкание на землюв. Управляющие входы IN и INH состоят из совместимых с TTL/CMOS триггеров Шмитта с гистерезисом, которые управляют встроенными драйверами затворов для полевых МОП-транзисторов. Установка высокого уровня на выводе INH включает устройство. В этом состоянии один из двух переключателей питания включается в зависимости от состояния контакта IN. Чтобы деактивировать оба переключателя, вывод INH должен быть установлен в низкий уровень. Внешний драйвер не требуется. IFX007T может быть напрямую подключен к микроконтроллеру.

В мостовых включениях необходимо гарантировать, что полевой МОП-транзистор верхнего и нижнего плеча не проводит ток одновременно, напрямую подключая напряжение батареи к GND. Это обеспечивается схемой в микросхеме драйвера, создающей так называемое мертвое время между выключением одного полевого МОП-транзистора и включением другого. Время, генерируемое микросхемой драйвера, автоматически настраивается на выбранную скорость нарастания (регулируется с помощью внешнего резистора R7, R8, R9).

Вывод скорости нарастания SR позволяет пользователю оптимизировать баланс между излучением и рассеиваемой мощностью в рамках собственного устройства путем подключения внешнего резистора RSR к GND.

Контакт IS используется в качестве комбинированного выхода текущего датчика и флага ошибки. При нормальной работе (режим измерения тока) источник тока подключается к контакту состояния, который обеспечивает ток, пропорциональный прямому току нагрузки, протекающему через активный переключатель верхнего плеча.