Επωφεληθείτε από τον κινητήρα του κινητήρα ρελέ
Μερικοί άνθρωποι ρωτούν, υπάρχουν τόσες πολλές μέθοδοι που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την οδήγηση κινητήρων αυτοκινήτων. Γιατί εξακολουθούν να χρησιμοποιούν ρελέ για οδήγηση; Αυτό το άρθρο θα εξηγήσει αυτό το πρόβλημα και θα καταλάβει τα πλεονεκτήματα των ρελέ.
Με την αυξανόμενη υιοθέτηση μικρότερων και ευφυέστερων ολοκληρωμένων κυκλωμάτων (ICs) στα ηλεκτρικά συστήματα αυτοκινήτων, είναι καιρός να ξεκινήσουμε την επίλυση του προβλήματος της τύφλωσης: γιατί εξακολουθούμε να είμαστε στην προθήκη ηλιοροφής, ρυθμιστή παραθύρου, κλείδωμα ισχύος, πίσω ταχύτητα; Ελέγχετε τον κινητήρα με ένα ρελέ στην ανύψωση του σκάφους, στο κάθισμα μνήμης, στον συμπιεστή και στην αντλία; Φυσικά, η χρήση ρελέ είναι φτηνή και απλή στο σχεδιασμό, αλλά η λειτουργία τους φαίνεται να είναι δυσκίνητη για τις σύγχρονες εφαρμογές κινητήρα, δεδομένης της περιορισμένης διάρκειας ζωής τους και του μεγάλου μεγέθους τους. Για τις ήσυχες, μικρές και ασφαλείς λύσεις, τα ενσωματωμένα ολοκληρωμένα κυκλώματα είναι η καλύτερη επιλογή για εφαρμογές ελέγχου κινητήρα για αυτοκίνητα.
Μέγεθος διαλύματος
Ας συγκρίνουμε τις δύο λύσεις, όπως φαίνεται στο Σχήμα 1: Ένα τυπικό διάλυμα ρελέ και μια ισοδύναμη λύση στερεάς κατάστασης με την ίδια ονομαστική τάση και ρεύμα.
Μετρήσεις ρεύματος κινητήρα
Για κάθε τύπο ρύθμισης ρεύματος, τόσο τα ρελέ όσο και τα συστήματα στερεάς κατάστασης απαιτούν αντιστάσεις διακλάδωσης. Η λύση ρελέ απαιτεί ένα ξεχωριστό κύκλωμα διακριτού ενισχυτή για να αυξήσει την τάση που μετράται στην ανίχνευση αισθητήρα. Στη συνέχεια, η αυξημένη τάση αποστέλλεται σε μετατροπέα αναλογικού προς ψηφιακό (ADC) μικροελεγκτή (MCU), έτσι ώστε η ψηφιακή λογική στο MCU να μπορεί να καθορίσει πότε πρέπει να απενεργοποιηθεί ο κινητήρας ή να περιοριστεί το ρεύμα. Ωστόσο, οι οδηγοί κινητήρων στερεάς κατάστασης ενσωματώνουν τυπικά ενισχυτή τάσης χαμηλής πλευράς, επομένως το μόνο διακριτό συστατικό που απαιτείται είναι μια μοναδική αντίσταση ρεύματος. Το σχήμα 2 δείχνει τη διαφορά μεταξύ του ολοκληρωμένου κυκλώματος κίνησης IC και της τοπολογίας του κυκλώματος μέτρησης διακριτών ρευμάτων.
Διασύνδεση με MCU
Κατά την σύνδεση των ρελέ και των λύσεων στερεάς κατάστασης σε ένα MCU, τα ICS στερεάς κατάστασης συνήθως υλοποιούν μια άμεση σύνδεση μεταξύ των ακροδεκτών εισόδου και εξόδου γενικής χρήσης (GPIO) και των ακροδεκτών μετατροπέα αναλογικού προς ψηφιακό (ADC) της MCU. Αυτά τα ολοκληρωμένα κυκλώματα είναι συνήθως αρκετά ευέλικτα ώστε να συνδέουν μια τάση στάθμης λογικής τάσης 1,8, 3,3 ή 5V σε μια αντλία αντιστάθμισης υψηλής αντίστασης με βάση τη γείωση. Για τις λύσεις ρελέ, απαιτείται κάποιο παρόμοιο κέρδος ρεύματος για τον έλεγχο των πηνίων σωληνοειδούς στο ρελέ, προκειμένου να επιτευχθεί παρόμοιος έλεγχος εισόδου. Το σχήμα 3 δείχνει τη διαφορά στην τοπολογία κυκλώματος που συνδέει τη μονάδα ρελέ και τη μονάδα SSD με τη μονάδα MCU.
Καμπύλη ταχύτητας κινητήρα
Η καμπύλη ταχύτητας του κινητήρα με ρελέ είναι πολύ ανεπαρκής. Οι σχεδιαστές μπορούν να χρησιμοποιήσουν ρελέ για την επίτευξη σχεδίων ελέγχου πολλαπλών στροφών για ηλεκτρικά παράθυρα, πόρτες ανύψωσης, ηλιοροφές, συρόμενες πόρτες ή αντλίες μέσω αντιστάσεων διαφορετικού μεγέθους τοποθετημένων σε σειρά με κινητήρες κινητήρα ή πολλαπλών περιελίξεων με διαφορετικές ταχύτητες. Και οι δύο λύσεις απαιτούν περισσότερα ρελέ αν επιλεγούν διαφορετικές ταχύτητες και περισσότερα ρελέ απαιτούν περισσότερη χωρητικότητα και διακριτά εξαρτήματα.
Με μια λύση στερεάς κατάστασης, χρειάζεστε μόνο δύο σήματα διαμόρφωσης πλάτους παλμού (PWM) από το MCU για τους οδηγούς κινητήρα της TI για να ελέγχετε την ταχύτητα του κινητήρα. Στις σειρές DRV8702-Q1 και DRV8703-Q1, η TI παρέχει μια λειτουργία φάσης / ενεργοποίησης στην οποία εφαρμόζεται μόνο ένα σήμα PWM στον ακροδέκτη ενεργοποίησης, ενώ μια απλή λογική καρφίτσα υψηλής ή χαμηλής φάσης ελέγχει την κατεύθυνση του κινητήρα. Το σήμα PWM λογικού επιπέδου μετατρέπεται απευθείας στην πύλη MOSFET με τη σωστή τάση για να ενισχυθεί πλήρως το MOSFET υψηλής πλευράς ή χαμηλής πλευράς. Με αυτόν τον τύπο διεπαφής μπορείτε γρήγορα να σχεδιάσετε αντλίες πολλαπλών ταχυτήτων, καμπύλες προσαρμοσμένων κινήσεων για συρόμενες γυάλινες ηλιοροφές, ηλεκτρικά παράθυρα με μαλακό κλείσιμο, ανέπαφα υαλοκαθαριστήρες με μεταβλητή ταχύτητα ή οποιοδήποτε άλλο απλό χειριστήριο ελέγχου κίνησης.
Παράδειγμα
Ο σχεδιασμός αναφοράς μονάδας μοτέρ οροφής μικρού αποτυπώματος είναι μια ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου μοτέρ για εφαρμογές φεγγίτη και ανελκυστήρα παραθύρων. Ο σχεδιασμός αναφοράς TI χρησιμοποιεί τον οδηγό πύλης DRV8703-Q1, ο οποίος ενσωματώνει έναν τρέχοντα ενισχυτή διακλάδωσης και δύο πακέτα MOSFET πακέτων διπλής σειράς για να δημιουργήσει μια πολύ μικρή διάταξη σκηνικού ισχύος σε σύγκριση με μια τυπική λύση ρελέ. Ο σχεδιασμός περιλαμβάνει επίσης δύο ανιχνευτές αλεξικέραυνσης DRV5013-Q1 της TI για την κωδικοποίηση της θέσης του κινητήρα.
Ο σχεδιασμός ενός συστήματος ελέγχου κινητήρα με τους κινητήριους μηχανισμούς στερεάς κατάστασης της TI θα βοηθήσει στη μείωση του μεγέθους της λύσης PCB, επιτρέποντας τον έλεγχο περισσότερων κινητήρων από την ίδια μονάδα. Χάρη στην υψηλή ενσωμάτωση των μηχανισμών κίνησης και τα απλά σχήματα ελέγχου, οι σχεδιαστές μπορούν γρήγορα και εύκολα να επανασχεδιάσουν τα περισσότερα σύγχρονα κυκλώματα ελεγκτών μοτέρ συνεχούς ρεύματος που χρησιμοποιούν ρελέ.
