如何设计你的冰箱电机驱动

2019-09-10 15:12

  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,I2 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。DRV8848就很合适。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。

  你在下方的图片中可以看到,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DRV10983归类为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。

  原文请参见:http://www.deyisupport.com/blog/b/industry/archive/2015/04/14/51942.aspx

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