这种带有集成式补偿电路的新型霍尔芯片具备稳定的温度特性,从而减轻了技术变化的影响。主动误差补偿(一种旋转霍尔探头技术)可以补偿信号路径偏移和霍尔元件机械应力的影响。并且,霍尔开关还具有非常低的抖动(<0.3μs)。输出晶体管还具有过流和过温保护功能。
场定向换向
块换向的确存在概念相关的缺点。由于分为6个扇区,绕组在60°旋转期间不断开关(即只有在最大能效时才能产生力和磁力线,在短时间内彼此保持90°)。在转换点之前,力和磁力线矢量仅在60°时相关,在这种情况下能效降至87%。
定子产生的磁场改善了这种情况,定子旋转的速度与转子完全相同:彼此的力和磁力线完全平行。这是由于绕组不再采用基于扇区的方法,而是通过脉冲激励的方法,进行开关,因此在转子的位置不同绕组磁场的总和产生了极佳的永久性总体磁场。最终,绕组产生正弦波电流,这意味着转矩和磁场总是保持平行。这种场定向程序具有很多优势,例如噪声级别极低、转矩非常稳定、能够实现变速励磁等。但是,其前提是能够极其精确地测定转子位置,而这单凭霍尔开关是不能实现的,还需要精确的角度传感器。
精确的角度传感器
对于场定向换向而言,角度传感器必须在产品的整个寿命周期内,无论温度和转速如何,都能精确测定磁铁的位置。TLE5009/TLE5012B 系列角度传感器能够快速更新测量数据,并且延时很短,因此提高了效率——甚至在高转速和负荷变化的情况下。
这种高精确的角度传感器位于转子轴端的前方。距离电机轴承最近的转子轴端安装了一个外径磁铁。该角度传感器可以可靠探测该磁场的旋转。
图2:角度传感器的应用示例
新型角度传感器基于创新型iGMR (集成巨磁电阻)技术。通过提供放大的模拟接口,大大提高了成本效益,而高度集成和多功能的具有很强的数据处理功能,提供几个可供选择的数字接口。
短时延和高信号分辨率的新标杆。它在整个操作范围内可提供1°的角度精确度和15位的分辨率,在室温下可实现0.6°的精确度。此外,通过测量和对测量数据进行综合性处理,TLE5012B还可考量内部时延长。也就是说,该传感器知道转速,可独立地将测量数据生成期间旋转的角度添加至输出值。此外,TLE5012B 可由用户选择接口:SSC、PWM、增量式接口(IIF)、霍尔开关模式(HSM)和短PWM代码(SPC)。
图3:高度集成和精确角度传感器可执行多种信号处理,因此减轻了单片机的负荷。
结束语
新型TLE496x 系列霍尔开关和角度传感器,是性能强大的传感器,可应用于BLDC电机驱动。取决于机械布局、空间需求、电机电子装置的位置以及所需的精确度,从这些传感器中可选择适用任何应用的理想解决方案。TLE496x 开关可让设计人员设计出经济、紧凑的产品,而与离散型解决方案(即具有传感器桥路、霍尔元件、信号放大器和补偿软件)相比,TLE5009具有巨大的节支潜力,并且无需改变系统概念。具有综合信号处理功能的高度集成TLE5012B 还能让单片机无需实现精确的角度计算和复杂的校准算法。
锁相霍尔开关
新型霍尔开关TLE4961(锁相开关)和TLE 4968(双极开关)可在3.0 – 32V的电压范围内工作。无需额外的外部电阻器,它们能够耐受高达42V的电压。它们的磁开关点(Bop = +/- 1mT)具备极高的灵敏性和可靠性,由于带有集成式误差补偿电路,它们对于机械应力具有极高的耐受性。它们的输出装置还具有过压和过温保护功能。并且,它们抗静电能力高(+/- 7kV HBM)。正常速度下的抖动约为0.3μs。额定电力消耗为1.6mA,它们尤其适用于节能设计。可提供小型SOT23封装,它们的占板面积比普通的SC56小22%。它们还可提供含铅SS0-3封装。
精确的角度传感器
角度传感器基于iGMR技术。它们可在0° - 360°的方向测量与它们的封装表面平行的磁场。这种iGMR传感器具备极其精确的角度分辨率以及快速的信号处理能力和较短的延时/更新时间。这使它们极其适合精确测定高动态应用中的转子位置。TLE5012B可配备不同的接口(由用户选择),为实现功能异常可靠的设计创造了条件。为了实现这一目标,该设备还具有先进的自检、状态监测功能,以及特殊的架构特性,例如两个集成式惠斯通传感器桥路每个都有独立的数据通道。