Die Wahl zwischen einem sensorlosen BLDC-Motortreiber und einemHall-Sensor-BLDC-Motortreiber ist eine wichtige Entscheidung im BLDC-Motordesign. Die beiden Ansätze verwenden unterschiedliche Methoden zur Bestimmung der Rotorposition, und jeder hat spezifische Vor- und Nachteile.

Im Allgemeinen bietet die Hall-Sensor-Steuerung eine direkte Rückmeldung der Rotorposition und einen zuverlässigen Start von Null Drehzahl, während die sensorlose Steuerung Hall-Sensoren eliminiert und die elektrischen Signale des Motors – üblicherweise die Gegen-EMK – zur Schätzung der Rotorposition verwendetan.Die geeignete Wahl hängt vom Motor, der Anlaufbelastung, dem Drehzahlbereich, den Kosten, der Verkabelung und den Anwendungsanforderungen ab.

Ein dreiphasiger BLDC-Motor benötigt Informationen über die Rotorposition, um zu bestimmen, wann die Motorphasen kommutiert werden müssen.

Ein Hall-Sensor-BLDC-Motor verwendet normalerweise drei Hall-Effekt-Sensoren, die im Motor installiert sind. Ihre digitalen Signale zeigen die elektrische Position des Rotors an und ermöglichen es dem Controller, den geeigneten Kommutierungszustand auszuwählen.

In einem herkömmlichen Sechs-Schritt-System identifizieren die drei Hall-Signale sechs gültige elektrische Sektoren von jeweils 60 elektrischen Grad.

Ein sensorloser BLDC-Motor benötigt keine Hall-Sensoren. In der traditionellen sensorlosen Sechs-Schritt-Steuerung überwacht der Controller die Gegen-Elektromotorische Kraft (Gegen-EMK) der schwebenden Motorphase und verwendet die Null-Durchgangs-Informationen, um die Rotorposition zu schätzen und die Kommutierungszeit zu bestimmen.

Der grundlegende Unterschied ist daher:

Hall-Sensor:

• Rotorposition → Hall-Sensoren → Controller → Kommutierung

Sensorlos:

• Rotordrehung → Gegen-EMK → Positionschätzung → Controller → Kommutierung

Die Haupteinschränkung der traditionellen sensorlosen BEMF-Steuerung besteht darin, dass die Gegen-EMK von der Motordrehzahl abhängt. Im Stillstand gibt es im Wesentlichen keine Gegen-EMK, sodass der Controller die Rotorposition nicht allein aus der Gegen-EMK ermitteln kann und eine Startstrategie verwenden muss.

Bei einem Hall-basierten BLDC-Motor erkennen die Hall-Sensoren das Magnetfeld des Permanentmagnetrotors.

Der Controller liest die Hall-Zustände und bestimmt, in welchem elektrischen Sektor sich der Rotor gerade befindet.

Eine vereinfachte Steuersequenz ist:

Hall-Signal → Rotorposition → Kommutierung → Motorrotation

Für ein herkömmliches Drei-Hall-Sechs-Schritt-System liefern die Sensorsignale sechs gültige Positionzustände, die den sechs Kommutierungssektoren entsprechen.

• Zuverlässiger Start
• Gute Steuerung bei niedriger Drehzahl
• Direkte Rotorpositionsinformation
• Geeignet für Anwendungen, die Anlaufdrehmoment erfordern
• Relativ einfache Kommutierungslogik

• Erfordert Hall-Sensoren im Motor
• Erfordert zusätzliche Verkabelung
• Fügt Komponenten und Montageanforderungen hinzu
• Die Sensorinstallation kann die Komplexität der Motorfertigung erhöhen
• Hall-Verkabelung und -Signale erfordern weiterhin ein geeignetes EMI-Design

In einem herkömmlichen sensorlosen Sechs-Schritt-BLDC-System werden zwei Motorphasen angetrieben, während die dritte Phase offen gelassen wird.

Der Controller überwacht die offene Phase.

Wenn sich der Motor dreht, erzeugen die Permanentmagnete eine Gegen-EMK in den Motorwicklungen. Der Controller erkennt den Null-Durchgang der Gegen-EMK und verwendet diese Information, um das nächste Kommutierungsereignis zu synchronisieren.

Ein vereinfachter Prozess ist:

Rotordrehung

↓

Gegen-EMK erzeugt

↓

Offene Phase erkannt

↓

Null-Durchgang erkannt

↓

Rotorposition geschätzt

↓

Nächste Kommutierung

Dadurch entfällt die Notwendigkeit physischer Rotorpositionsensoren.

Dies ist einer der wichtigsten technischen Unterschiede.

Wenn ein BLDC-Motor gestoppt ist:

Motordrehzahl ≈ 0 → Gegen-EMK ≈ 0

Daher kann sich der Controller anfangs nicht auf die Gegen-EMK verlassen, um die Rotorposition zu bestimmen.

Ein sensorloser Treiber benötigt normalerweise eine anfängliche Startsequenz, um den Motor zu beschleunigen, bis ein ausreichend detektierbares Gegen-EMK-Signal verfügbar ist.

Das bedeutet, dassdie Anlaufbelastung des Motors ein kritischer Faktor bei der Auswahl eines sensorlosen BLDC-Treibers istan.

Zum Beispiel kann ein sensorloser Treiber mit einem leicht belasteten Lüfter sehr gut funktionieren, aber Schwierigkeiten haben, eine Pumpe, ein Gebläse oder ein mechanisches System mit hohen Anlaufdrehmomentanforderungen zu starten, wenn die Motor- und Treiberparameter nicht richtig aufeinander abgestimmt sind.

Es gibt keine universelle Antwort.

Die richtige Wahl hängt von der Anwendung ab.

• Hall-Sensoren nicht verfügbar sind
• Niedrigere Stücklistenkosten wichtig sind
• Eine vereinfachte Motorverkabelung bevorzugt wird
• Die mechanische Integration vereinfacht werden muss
• Der Motor normalerweise bei mittlerer oder hoher Drehzahl läuft
• Die Anwendung ein Lüfter, eine Pumpe, ein Gebläse oder eine ähnliche rotierende Last ist
• Die Anwendung keine präzise Rotorposition bei Null Drehzahl erfordert

• Ein zuverlässiger Start kritisch ist
• Ein hohes Anlaufdrehmoment erforderlich ist
• Der Motor häufig bei sehr niedriger Drehzahl läuft
• Die Rotorposition vom Stillstand an verfügbar sein muss
• Die Anwendung bereits einen Hall-ausgestatteten Motor verwendet
• Das Steuersystem eine direkte Hall-Positionsrückmeldung benötigt

Dies sind technische Auswahlkriterien und keine absoluten Regeln. Ein bestimmter Motor und eine bestimmte Last sollten immer zusammen mit dem Controller bewertet werden.

Die Auswahl eines BLDC-Treibers nur nachSpannung und Strom ist nicht ausreichend.

Ingenieure sollten auch Folgendes berücksichtigen:

• Motorwicklungskonfiguration
• Nennspannung
• Nennstrom
• Spitzen-/Anlaufstrom
• Motor-Drehzahlbereich
• Anzahl der Pole
• Gegen-EMK-Charakteristiken
• Hall-Sensor-Anordnung, falls zutreffend
• Anlaufdrehmoment
• Mechanische Last
• Erforderliche Beschleunigung
• PWM-Frequenz
• Betriebstemperatur
• Schutzanforderungen

Für sensorlose Systeme sind die Gegen-EMK-Charakteristiken und das Startverhalten besonders wichtig.

Für Hall-basierte Systeme müssen auch der Hall-Sensortyp, der Hall-Elektrische Winkel, die Signalfolge und die Phasen-/Hall-Verdrahtungsbeziehung überprüft werden.

JUYI Tech bietet sowohl sensorlose als auch Hall-Sensor-BLDC-Steuerungslösungen, einschließlich Controller-ICs und Treiberplatinen.

Dies ermöglicht es Ingenieuren, eine Steuerarchitektur entsprechend ihren tatsächlichen Motor- und Anwendungsanforderungen auszuwählen.

DerJY01 ist besonders relevant, wenn Ingenieure Flexibilität zwischen Hall-Sensor- und sensorlosen Motordesigns benötigen.

Er ist als Dual-Mode-BLDC-Controller-IC konzipiert, der beides unterstützt:

• Hall-Sensor-BLDC-Motoren
• Sensorlose BLDC-Motoren

Der JY01 verwendet SPWM-Antriebstechnologie und umfasst Funktionen wie Softstart, Stromregelung, Überlastschutz, Rotor-Lock-Schutz und Geschwindigkeitsrückmeldung.

Laut der JY01-Anwendungsdokumentation kann der IC für Hall- oder sensorlosen Betrieb konfiguriert werden. Im sensorlosen Betrieb ist die Anpassung des Anlaufdrehmoments besonders wichtig, da ein unzureichendes Anlaufdrehmoment den Start verhindern kann, während ein übermäßiges Anlaufdrehmoment zu Schütteln oder Rückwärtsbewegungen beitragen kann.

Dies macht den JY01 zu einer nützlichen Option für Ingenieure, die eine Controller-Plattform wünschen, die sowohl Hall- als auch sensorlose BLDC-Motordesigns aufnehmen kann.

Für Anwendungen, die speziell eine sensorlose Steuerung erfordern, bietet JUYI Tech Produkte auf Basis von sensorlosen BLDC-Steuerungs-ICs wieJY03Ban.

DerJY03Bist ein 9–36 V sensorloser BLDC-Motorsteuerungs-IC im SSOP-28-Gehäuse. Er integriert den Motorsteuerungs-Kern, MOSFET-Gate-Treiber, Spannungsregelung und andere Steuerfunktionen in einem einzigen IC, wodurch die Menge der externen Steuerkreise reduziert wird.

Zum Beispiel ist dieJYQD-V9.3Eeine 10–36 V sensorlose dreiphasige BLDC-Treiberplatine auf Basis des JY03B, mit PWM- und 0–5 V analoger Drehzahlregelung und FG-Geschwindigkeits-Puls-Ausgang.

Diese Art von Lösung eignet sich für Anwendungen, bei denen keine Hall-Sensoren erforderlich sind und eine kompakte sensorlose BLDC-Steuerungsarchitektur bevorzugt wird.

Für Hall-ausgestattete Motoren bietet JUYI Tech auch dedizierte Hall-Sensor-Treiberplatinen an.

Zum Beispiel ist dieJYQD-V7.3E2eine 24 V Hall-Effekt-BLDC-Treiberplatine mit einer maximalen Stromstärke von 15 A, 0–5 V analoger Drehzahlregelung, PWM-Drehzahlregelung und Geschwindigkeits-Puls-Ausgang. Sie ist für Hall-Sensor-BLDC-Motoren mit einer 120°-Hall-Konfiguration ausgelegt.

Eine weitere Option ist dieJYQD-YL02D, eine Dual-Channel-BLDC-Treiberplatine, die 12–36 V Betrieb und 120°-Hall-Sensor-BLDC-Motoren unterstützt.

Daher deckt das Produktportfolio von JUYI Tech beide Seiten der Auswahl ab:

Sensorloser BLDC

• JY03B
• JYQD-V9.3E
• Andere sensorlose JYQD-Serien

Hall-Sensor-BLDC

• JY01
• JYQD-V7.3E2
• JYQD-YL02D
• Andere Hall-Sensor-Treiberlösungen

Das aktuelle JUYI Tech Produktportfolio listet auch separate sensorlose, Hall-Sensor- und Dual-Mode-BLDC-Controller-Produkte auf.

Keine Methode ist universell besser. Die sensorlose Steuerung entfernt Hall-Sensoren und vereinfacht die Motorschnittstelle, während Hall-Sensoren direkte Rotorpositionsinformationen und einen zuverlässigen Betrieb von Null Drehzahl liefern.

Ja, aber er erfordert normalerweise eine spezielle Startstrategie, da die Gegen-EMK im Stillstand und bei sehr niedriger Drehzahl nicht verfügbar oder zu schwach ist.

Ja. Hall-Sensoren liefern Rotorpositionsinformationen, auch wenn der Motor stillsteht, was die Startkommutierung vereinfacht.

Ja. Der JY01 ist als Dual-Mode-Controller-IC für Hall-Sensor- und sensorlose BLDC-Motoren konzipiert.

JY03B ist einsensorloser BLDC-Motorsteuerungs-IC. Für Hall-Sensor-Anwendungen bietet JUYI Tech andere Produkte an, darunter JY01-basierte Lösungen und Hall-Sensor-Treiberplatinen.

Die Wahl zwischen sensorloser und Hall-Sensor-BLDC-Steuerung sollte auf den vollständigen Motor- und Anwendungsanforderungen basieren – nicht einfach darauf, ob eine Technologie neuer oder billiger ist.

Die sensorlose BLDC-Steuerung kann die Verkabelung vereinfachen, sensorbezogene Komponenten reduzieren und eine effektive Lösung für Lüfter, Pumpen, Gebläse und andere Anwendungen bieten, bei denen ein zuverlässiger Betrieb bei mittlerer/hoher Drehzahl wichtiger ist als eine direkte Rotorpositionsrückmeldung im Stillstand.

Die Hall-Sensor-BLDC-Steuerung liefert direkte Rotorpositionsinformationen und ist besonders nützlich, wenn ein zuverlässiger Start, ein Betrieb bei niedriger Drehzahl oder ein hohes Anlaufdrehmoment erforderlich ist.

JUYI Tech unterstützt beide Architekturen durch JY01 Dual-Mode-BLDC-Controller-ICs, JY02A, JY03B sensorlose BLDC-Controller-ICs, Hall-Sensor-Treiberplatinen, sensorlose Treiberplatinen und kundenspezifische BLDC-Motorsteuerlösungen. Die am besten geeignete Lösung sollte entsprechend den elektrischen Eigenschaften des Motors, der Anlaufbelastung, der Betriebsdrehzahl und den Anwendungsanforderungen ausgewählt werden.

• Wie funktioniert die Gegen-EMK-Erkennung?
• Wie wählt man den richtigen BLDC-Motortreiber aus?