Servo pogoni, motori i uređaji koji ih kontroliraju predstavljaju održivu priliku za rast, vođene inovacijama u automobilskim i industrijskim sustavima i napredak u proizvodnoj tehnologiji. Očekuje se da će automobilska i transportna industrija objasniti najveći udio servo motora i pokrenuti prodaju do 2022. do 2022. godine. Potražnja za pogonima, kontrolerima i servo motorima i dalje je snažna kako bi se kompanijama poboljšala učinkovitost u industrijskom okruženju.
Zahtjevi i tehnologije upravljanja i brzine/zakretnog momenta razlikuju se od vrste motora, u rasponu od jednostavnog upravljanja naponom i strujom za istosmjerne motore i motora opće namjene do upotrebe pretvarača za izmjenične motore, povratne informacije o promjeni različitih faza u motorima bez četkica i složenim Digitalni krug koraka pokreta. Čak i za tradicionalne analogne motore poput indukcijskih motora i prebačenih tipova nevoljkosti, današnju tradicionalnu analognu tehnologiju prati sve sofisticiranije metode digitalne kontrole koje omogućuju primjenu rješenja po niskoj cijeni. Upotreba mikroelektronskih uređaja omogućuje bolju brzinu, položaj i kontrolu momenta, kao i veću učinkovitost.
Slika 1: Dijagram upravljanja motorom IC blok (slika: maksimalno integrirano)
Upravljački krugovi motora moraju brzo uključiti i isključiti struju u zavojnicama motora, istovremeno minimizirajući gubitke prebacivanja ili provodljivosti. I MOSFET -ovi i izolirani bipolarni tranzistori vrata (IGBT) zadovoljavaju potrebe motoričke kontrole u različitim primjenama. Ovi uređaji za električnu kontrolu imaju slične funkcije i atribute, a u njihovom se unutarnjem dizajnu preklapaju. U većini aplikacija koriste se u konfiguraciji H-mosta za kontrolu trenutne staze do dva ili više motornih zavojnica. To omogućava potpunu kontrolu nad brzinom i smjerom motora (slika 1).
Pregled motora
Bilo koji dizajnerski projekt koji uključuje zahtjev motora ili mehaničkog pogona mora procijeniti hoće li koristiti kontinuirani dizajn struje ili stepper ili servo motor. U kontinuiranom motoru, stalni magneti ili namoti koriste se za stvaranje statičkog magnetskog polja u statoru. Rotor se sastoji od zavojnica gdje struja ulazi kroz grafitne četke pritisnuta u razvodnik na rotirajućoj osovini. Struja teče uzastopnim namotima za održavanje rotacije.
AC motori mogu biti sinkroni ili asinhroni. U asinhronim motorima (poznatim i kao indukcijski motori), namoti statora raspoređeni su tako da tvore otprilike sinusoidnu distribuciju. Sinhroni motori uključuju DC bez četkica i izmjenične motore, kao i prebačene motore nevoljkosti i motore koji se pokreću izvorima sinusoidnog napona.
U motorima bez četkica rotor ima stalne magnete, a namoti smješteni u statoru pokreću se kontrolnom elektronikom u odgovarajućem nizu. DC motor bez četkice pokreće se kontinuiranim nizom prebacivanja signala na različitim namotima statora. AC motori bez četkica mogu se izraditi kao sinkroni izmjenični motori s trajnim magnetima; U ovom su slučaju vođeni sinusoidnim signalima. Nepostojanje četkica povećava učinkovitost uklanjanjem izvora trenja. Nepostojanje mehaničkih dijelova na prekidačima omogućava postizanje veće brzine rotacije.
Konačni motori su sinkroni motori bez četkica koje pokreće DC. Rotor ostaje nepomičan u određenom položaju. Konačni motori mogu vrlo precizno okretati osovinu rotora za nekoliko stupnjeva bez korištenja senzora za otkrivanje kutnog položaja.
Ključni parametri
Kao i kod većine elektroničkih komponenti, brojni parametri ključa i specifičnih performansi određuju početnu podudaranje između uređaja i aplikacije. Ključni parametri za upravljačke uređaje motora su vrijednosti struje i upravljanja naponom, jer oni određuju može li određena komponenta podržati zahtjeve opterećenja motora.
Za MOSFETS, sljedeći ključni parametri su aktivni otpor (RDS (ON)) i kapacitet vrata. Niži otpor smanjuje gubitke otpornosti i pad napona tijekom stanja, što smanjuje disipacijsko opterećenje i poboljšava učinkovitost. Kapacitet vrata određuje frekvenciju i brzinu struje potrebne za potpuno omogućavanje i onemogućavanje vrata u željenom vremenu prijelaza (brzina prebacivanja). Za IGBTS, sljedeći kritični parametar je pad napona (Vdrop), što je zbroj doprinosa dioda i unutarnjih mosfeta koji prolaze kroz PN spoj. Temperatura i razine struje utječu na RDS (ON) i VDROP parametre.
Općenito, MOSFET -ovi nude veće brzine prebacivanja (u MHz) i višim vršnim strujama. IGBT -ovi nude trenutne vrijednosti oko 10 A i robusni su, ali imaju sporije brzine prebacivanja. Za primjene upravljanja motorom osnovno je pravilo da su MOSFET -ovi bolji izbor za niži napon i struju i veću frekvenciju prebacivanja, dok su IGBT -ovi bolji izbor za veći napon/struju i nižu frekvenciju.