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Platz- und kostensparende Motortreiber

Zwei Asse für BLDC-/BLAC- /EC-Kleinstantriebe

13. Oktober 2011, 13:50 Uhr | Harald Kasteleiner, Section Manager Power bei Glyn

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

BLDC-Motoren mit Hall-Sensoren

Bei dieser Motorvariante empfiehlt sich der TB6585FG. Hier wird die Rotorlage über 3 Hall-Sensoren ausgewertet. In Europa setzen die Entwickler größtenteils Hall-ICs, also Sensoren mit digitalem Ausgang, ein, während man in Asien hingegen sehr häufig Sensoren mit differentiellem Ausgang bevorzugt. Der TB6585FG kommt mit beiden Varianten zurecht. Mit dem Demoboard EVBTB6585FG von Glyn ist eine leichte Anpassung über Lötbrücken möglich. Weil der Rotor mit Permanentmagneten ausgeführt ist, sind die Hall-ICs für jeweils 180° pro Umdrehung aktiv bzw. inaktiv. Sie können entweder im Abstand von 60° oder 120° zueinander angeordnet sein. In beiden Fällen ergibt sich für jeden 60°-Sektor eine eindeutige Pegelkombination der Hall-ICs. Es ist auch mit geringem Aufwand möglich, eine 60° Anordnung in eine 120° Anordnung elektrisch umzukonfigurieren.

Die Hall-IC-Anordnung gewinnt an Bedeutung, weil die Toshiba ASSPs für sensorbehaftete Motoren eine 120°-Anordnung im Motor voraussetzen. Eine zu jeder Zeit bestimmbare Rotorposition sorgt für ein maximales Anlaufdrehmoment und ermöglicht neben der Block-Kommutierung auch die Ansteuerung im sinusbewerteten PWM-Verfahren. Letzteres ist deutlich geräuschärmer und dadurch für Anwendungen im Innen-Bereich – wie etwa Zirkulationspumpen - prädestiniert. Bei Pumpenanwendungen mit gleich bleibender Last und fester Drehzahl ist ein fest eingestellter Voreilwinkel (Lead-Angle) ausreichend. Dieser müsste jedoch bei wechselnden Lasten und veränderlichen Drehzahlen variieren. Genau für diese Art von Applikationen hat Toshiba TB6585FG mit einer Auto-Lead-Angle-Funktion ausgestattet.

Über den Überstromeingang wird der Momentanstrom gemessen, verstärkt und mit dem Geschwindigkeits-Eingangssignal korreliert. Das resultierende Signal wird von dem PWM Ausgangssignal zerhackt und anschließend integriert. Das Endergebnis ist eine automatische Voreilwinkelnachführung in einem definierten Fangbereich. Das ist eine feine Sache für Applikationen mit gehobenen Ansprüchen. Der Motor läuft dadurch immer im energetisch günstigen Bereich. Somit lässt sich auch bei batteriebetriebenen Systemen die Betriebsdauer deutlich erhöhen.

Fazit

Die beiden Toshiba-Motor-Treiber sind für bürstenlose Kleinstantriebe eine gute Alternative. Vergleichbare Antriebe mit diskretem Ansatz sind nur mit größerem Kostenaufwand und mehr Platz zu realisieren. Schaltungsbeispiele und Evaluationboards von Glyn verhelfen dem Entwickler innerhalb sehr kurzer Zeit zu einem funktionsfähigen System. Weder Software, noch Entwicklungswerkzeuge oder Debugging sind erforderlich. Das spart Zeit und Kosten in der Entwicklungsphase.