FAVORITAR

Controle Preciso de Motores DC Sem Escovas

Microchip Technology MCP8021/2: Solução para Controle Preciso de Motores DC Sem Escovas

Introdução

As condições do mercado exigem que os motores sejam mais compactos, eficientes em termos de energia e controláveis. Essas tendências impulsionam a necessidade de fornecer controle preciso de motores em um formato compacto para atender à variedade de aplicações de motores CC.

Mercado e Tendências de Motores DC Sem Escovas (BLDC)

O mercado de motores DC sem escovas (BLDC) está avaliado em cerca de 17 bilhões de dólares e projeta um crescimento constante com uma taxa composta de crescimento anual (CAGR) de 13%[1] . O mercado é composto por três segmentos principais: aplicações de consumo, automotivas e industriais. Aplicações de consumo, como eletrodomésticos e utensílios de cozinha, estão impulsionando o crescimento dos BLDC no mercado B2C. Os impulsionadores para o segmento automotivo incluem o crescente volume de produção de veículos, com uma média de 40 motores por carro à medida que aumentam as funcionalidades de segurança. Além disso, veículos de luxo contêm mais de 100 motores, pois os veículos de luxo e elétricos da próxima geração incorporam mais recursos de assistência ao motorista e infoentretenimento. Finalmente, a expansão da IoT, das fábricas inteligentes e da eletrificação para aplicações industriais impulsionam o crescimento dos BLDC no segmento industrial.

Vários fatores de crescimento primários possibilitam a alta taxa de crescimento dos BLDCs nesses três mercados: controle preciso de torque e potência, baixo ruído e compatibilidade eletromagnética (EMC), além de alta eficiência energética e de custo. O fator mais importante é manter alta precisão sobre torque e potência em um espaço reduzido, com a pressão crescente sobre os fatores de forma. Aplicações de consumo e automotivas são especialmente sensíveis ao ruído, onde a proximidade do motor ao usuário pode impactar negativamente a experiência do consumidor. Em fábricas industriais, o excesso de ruído tem um efeito negativo cumulativo que pode comprometer a segurança imediata dos operadores e causar degradação auditiva crônica.

Neste artigo, vamos apresentar uma solução para atender à demanda por controle preciso de motores em um formato compacto, que possa se adequar às aplicações crescentes para motores DC sem escovas.

Motor Control Gate Drivers e Destaques da Solução MCP8021/2

Motor Control Gate Drivers é um amplificador de potência que oferece proteção contra disparo simultâneo, enquanto protege contra sobrecorrente e sobretensão. Para motores BLDC, os Motors Control Gate Drivers usam um circuito de acionamento para acionar o motor eletronicamente. Esse circuito de acionamento abre e fecha circuitos semicondutores de acordo com uma sequência prescrita, gerando uma força magnética rotativa que faz o motor girar.

Os Motors Control Gate Drivers BLDC de três fases da Microchip Technology MCP8021 e MCP8022 combinam um regulador LDO de 3,3V ou 5,0V para fornecer energia ao host e aos componentes periféricos, juntamente com um sensor de sobreaquecimento. Eles também oferecem funções configuráveis pelo usuário:

  • Dead time (tempo morto)
  • Blanking time (tempo de supressão)
  • Sleep mode enable/disable (ativar/desativar modo de suspensão (ou sono))
  • Overcurrent detection enable/disable (ativar/desativar detecção de sobrecorrente)
  • Undervoltage detection enable/disable (ativar/desativar detecção de subtensão)

Os Motora Control Gate Drivers trifásico da Microchip proporcionam inúmeros benefícios ao consumidor. Sendo um Motor Control Gate Drivers BLDC totalmente integrado, a integração é simples. Além disso, os componentes já estão qualificados para a categoria automotiva 0, enquanto contêm as abundantes funções de proteção e diagnóstico necessárias para as aplicações.

O conjunto MCP8021/2 oferece um formato pequeno, conforme ditado pelo movimento do mercado, e permite prototipagem rápida em placas de avaliação e referência.

Aplicações para Motor Control Gate Drivers

Os Motors Control Gate Drivers são uma escolha natural para aplicações de consumo, automotivas e industriais.

Aplicações de Consumo para Motor Control Gate Drivers

O primeiro segmento, aplicações de consumo, inclui subcategorias como eletrodomésticos, utensílios de cozinha ou usos recreativos, como manutenção de aeronaves, barcos ou veículos. Uma revisão da implementação dos Motor Control Gate DriversMCP8021/2 em um aspirador de pó é resumida abaixo.

Análise da Aplicação: Controle de motor BLDC de aspirador de pó de alto desempenho com MCP8022

Um projeto de referência para um aspirador de pó pequeno utilizou os controladores de porta para controle de motor BLDC (Figura 1). Com um fator de forma de 50 mm de diâmetro e controle orientado a campo (FOC) para alta eficiência, a aplicação é perfeitamente adequada para o controlador de motor. A solução ofereceu medição de corrente de fase do motor com 3 derivações e operação sem sensor.

Figura 1: Design de referência do aspirador de pó de alto desempenho com MCP8022 incluído. (Fonte: Tecnologia Microchip)

Na aplicação do aspirador de pó, a faixa de tensão de entrada variava entre 8 e 28V, com uma corrente de fase máxima de 17ARMS e uma saída de potência máxima de 400W (ambas contínuas). A frequência PWM variava entre 8 e 65kHz, com um ciclo de trabalho máximo de 95%.

A Figura 2 mostra a vista superior e inferior do projeto do sistema e onde o MCP8022 se encaixa.

Figura 2: Vista superior e inferior (em ordem) do projeto do aspirador de pó com o MCP8022 incluído. (Fonte: Microchip Technology)

A implementação dos drivers otimizou o BOM (Bill of Materials – Lista de Materiais) do aspirador de pó para minimizar espaço e custo – principais vantagens oferecidas pelo MCP8021/2.

Aplicações Automotivas para Motor Control Gate Drivers

Os usos automotivos incluem bombas de combustível, água e óleo, motores de ventilação, acionamento de janelas, liberação do porta-malas e abertura e fechamento de teto solar.

A Figura 3 ilustra os casos de uso para alguns desses motores; quase todos os subsistemas do veículo empregam motores BLDC.

Figura 3: Os motores BLDC são amplamente utilizados em aplicações automotivas modernas, incluindo bombas de combustível, água e óleo; sistema de ventilação; acionamento de janelas; e abridores de porta-malas. (Fonte: Mouser Electronics)

Aplicações Industriais para Motor Control Gate Drivers

Os usos industriais incluem automação, como máquinas de solda robótica, equipamentos de produção ou movimentação de materiais, ou produtos sem intervenção manual através da planta. Além disso, ferramentas elétricas, como parafusadeiras elétricas ou serras de fita, podem se beneficiar da maior eficiência dos motores BLDC.

Conclusão

Muitos macros fatores globais estão impulsionando o crescimento rápido dos motores BLDC, incluindo eletrificação, aumento da automação, IoT e maior funcionalidade em tecnologias voltadas para o consumidor. Mas o motor é tão útil quanto seu controlador. As aplicações modernas requerem motores eficientes e precisos, que por sua vez exigem métodos de controle modernos para atender às necessidades de mercado de tamanho reduzido, melhor integração e eficiência aprimorada. Motor Control Gate Drivers, como o Microchip MCP8021/2, oferecem alternativas flexíveis que se encaixam em várias aplicações, simplificando o processo de design ao longo do caminho.

Referências

[1]& Brushless DC Motors Market Size, Outlook, Growth, Forecast to 2031, n.d. https://straitsresearch.com/report/brushless-dc-motors-market#:~:text=Market%20Overview,the%20forecast%20period%202024%2D2032.

Artigo publicado por Adam Kimmel no blog da Mouser Electronics: Precise Motor Control for Brushless DC Motors

Traduzido pela Equipe Embarcados. Visite a página da Mouser Electronics no Embarcados

Licença Creative Commons Esta obra está licenciada com uma Licença Creative Commons Atribuição-CompartilhaIgual 4.0 Internacional.
Comentários:
Notificações
Notificar
0 Comentários
Inline Feedbacks
View all comments
Home » Hardware » Controle Preciso de Motores DC Sem Escovas

EM DESTAQUE

WEBINARS

LEIA TAMBÉM

JUNTE-SE HOJE À COMUNIDADE EMBARCADOS

Talvez você goste:


Seminário de
Sistemas Embarcados e IoT 2024
 
Data: 25/06 | Local: Hotel Holiday Inn Anhembi, São Paulo-SP
 
GARANTA SEU INGRESSO

 
close-link