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冰箱的步进电机驱动该如何设计?

作者: 东莞市博厚电机有限公司 编辑: 博厚电机 来源: 博厚电机 发布日期: 2019.07.09
信息摘要:
电机在我们的日常生活中无处不在。如果你看看普通家用电器的内部,诸如冰箱,你将会找到某些步进和无刷直流(BLDC)电机,节气阀和BLDC风扇等…


电机在我们的日常生活中无处不在。如果你看看普通家用电器的内部,诸如冰箱,你将会找到某些步进   无刷直流 (BLDC) 电机 ,节气阀和BLDC风扇等高级应用。这些应用在使冰箱有效运行方面发挥了重要作用。

节气阀

节气阀是一个控制制冷器到冰箱空气流量的小节气门。它通常位于冰箱顶部,或者是后面板靠近顶部的位置上。节气阀由一个恒温器进行控制,根据冰箱内空气的温度来触发其打开或关闭。节气阀的内部有一个永磁体 (PM) 步进电机和齿轮箱。让我们拆开一个节气阀仔细地看一看(作为一名工程师,这是我最喜欢的部分!)。

如你所见,小型PM步进电机驱动齿轮箱,并使节气门打开或关闭。这个步进电机的驱动电压为12V,并且通常无需电流调节。那么,你怎么样来区分步进电机是由电压驱动还是由电流驱动呢?只要测量一下电机相位的DC电阻值就可以了。如果电阻值大约为30欧姆到几百欧姆的话,应该是电压驱动的。如果电阻值低于20欧姆,大多数情况下在10欧姆以下,极有可能是由电流驱动的。通常情况下,电压驱动的电机常见于小功耗PM步进电机和驱动电流极低的单极步进电机,这样的话,I x R的电阻损耗不会太大。电流驱动类型可见于大多数中高功率混合式步进电机中。

好了,我们再回到节气阀。我拆开的这个节气阀有一个PM电压驱动步进电机,相位电阻器的电阻值大约为400欧姆。我们来为它找一个最合适的驱动器。4V到18V驱动电压范围,双H桥集成,脉宽调制 (PWM) 控制接口,高达2A工作电流,以及完全保护,使得它成为驱动节气阀的理想选择。如果你希望了解与驱动逻辑电路相关的更多内容,可以看看针对完整解决方案的 参考设计 ,你可以为其选择相关硬件和软件。 冰箱风扇模块使冰箱内的冷空气循环,均匀分布在冰箱内的各个角落,防止结霜,从而大大地提高了冰箱的性能。

这个风扇模块包括一个单相或三相无刷电机。目前,我们更常见到的是三相BLDC,这是因为,此类电机更加小巧,工作时更安静,并且可以长时间高效运行。在这个应用中,会看到霍尔传感器或无传感器控制。由于TI的三相无传感器正弦电机驱动器,DRV10983 ,我们可以在不纠结于控制算法的情况下实现最前沿的180°无刷BLDC控制。

我们将参考设计 中用于高效和超级安静运行的风扇驱动器。由于大多数冰箱制造商现在使用PWM电源来为风扇模块供电并改变其转速,我们采用FG反馈和PWM功率稳压来施加闭环速度控制,这样对现有解决方案的硬件改动最小。借助闭环速度控制,我们可以在不考虑电机参数变化、电源变化、机械磨损或使用寿命的情况下保持所需的速度值。请在这部  视频 中了解机器运行是如何从速度控制中受益的。

东莞市博厚电机有限公司作为博顺集团旗下全资子公司,专业从事步进电机、伺服电机及电机驱动器的开发设计、制造与销售。可参考24BYJ48系列电机,其中可关注BH24BYJ48-082冰箱步进电机

文章出处:东莞市博厚电机有限公司

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