ブラシレスDC (BLDC) モーターの設計は、電気製品の全体的な効率が高く、振動や騒音が少ないという特徴があるため、市場の需要は日々高まっています。本稿では、BLDCモーターの設計を短期間で完了できるように、Silicon LabsのBLDCモーター制御リファレンス デザインを紹介します。
5分起動BLDCモーター制御設計
BLDCモーターはブラシや整流子のないDCモーターです。構造的には永久磁石同期モーターであり、パワーエレクトロニクス技術（周波数変換器）を使用してモーターにAC信号を入力します。従来のブラシ付きDCモーターと比較して、BLDCモーターはより安全で信頼性に優れています。
現在、市場に出回っている多くの新しい省エネ洗濯機は、BLDC可変周波数モーターを採用しています。効率は80%と高く、一般的なモーターより40%高くなります。BLDC可変周波数モーターは、一般的なモーターと比較するとエネルギー節約の点で過剰かもしれませんが、明らかな騒音低減により、騒音を15% 削減できます。
BLDC可変周波数モーターについては、多くの業界での最近の実験テストから、BLDC可変周波数モーターは、エネルギー効率、振動、騒音などの点で既存のモーターソリューションよりも優れていることがわかりました。固定周波数から可変周波数、そして現在非常に人気のあるBLDC可変周波数モーターに至るまで、モーター開発における革新のペースは止まることはありません。
業界がより完全なBLDCソリューションの開発を加速できるように、Silicon Labsは、高度に統合された小型で低消費電力の8ビット マイクロコントローラ (MCU) 製品に基づいて、一連のBLDCモーター制御リファレンス デザインを構築しました。リファレンス デザインがBLDC市場を迅速に獲得するのにどのように役立つかを説明します。
Silicon Labsの8051F850シリーズ8ビットMCUをベースにしたBLDCモーター制御リファレンス デザインは、製品品質のハードウェアとソフトウェアを備えたすぐに使用できるモーター制御ソリューションであり、コスト重視のアプリケーションで迅速に評価および導入できます。このリファレンス デザインは、インダクタレスBLDCモーター向けの完全なシステム レベル ソリューションを提供し、開発者がC8051F85xおよびC8051F86x製品ラインを使用して低コストのBLDCモーター制御ソリューションを評価および採用するためのツールです。
Silicon LabsのBLDCモーター制御開発キットには、事前プログラムされたモーター制御ファームウェアMCRD-MCU-C8051F850が組み込まれたMCU開発ボード、MCRD-PWR-NLV-F85X電力伝送開発ボード、Turnigy 450シリーズ3,800kVブラシレス アウトランナー ヘリコプターBLDCモーター、モーター設置開発ボード、8ビットMCUキットCD、および12V、5A共通出力電源アダプターが含まれており、すぐに使用できる完全な開発キットとなっています。
C8051F85x/6xシリーズは、12ビットのアナログ - デジタル コンバータ、高精度の内部基準電圧、プログラム可能なヒステリシスと応答時間を備えた2つのアナログ コンパレータ、ハードウェア ターンオフ機能が組み込まれた3つの独立した構成可能な高解像度PWMチャネルなど、BLDCモーター制御リファレンス デザインに最適なMCUです。
リファレンス デザインではモーター制御のソース コードが提供され、顧客の設計を迅速化できます。さらに、モーター制御グラフィカル ユーザー インターフェイス (Silicon Labs Spinner) により、モーターのリアルタイム制御と監視が可能になり、BLDCモーターの動作を制御および理解する際の柔軟性と使いやすさがユーザーに提供されます。インダクタレスBLDCモーター制御リファレンス デザインの大きな価値は、ツール、開発キット、ソフトウェア ライブラリ、アクセサリに対する完全なサポート環境を提供することにあります。リファレンス設計には、5分以内にモーターを始動するために必要なすべての要素が含まれています。
8051F850スイートは、逆起電力 (BEMF)、最大動作電圧10V ～ 24V DC、PWM周波数24 kHz、最大平均電流10Aなどの仕様を満たす3相BLDCモーターをサポートします。2極BLDCモーターの場合、最大速度は200,000 rpmを超えません。平均電流が10Aを超えると、過電流検出機能によりモーターを停止します。モーターが停止したり、極端な負荷に遭遇すると、停止検出機能がモーターを停止し、タコメータ周波数発生器 (FG) が信号を出力します。
このキットは、BLDCモーターを操作するために使用されるC8051F850の機能を実証するために設計されています。BLDCモーター操作用にMCUが提供する独自の機能には、BEMFゼロクロス検出に使用できるPWM同期ブランキング コンパレータ、起動時にモーター電流を制限する自動PWMデューティ サイクル低減 (ハイパードライブ モードで一部のモーターの最大速度を上げることができます) などがあります。
Silicon Labsは、顧客向けの開発用Silicon Labsの統合開発環境 (IDE) や、統合開発プラットフォーム (UDP) を介した顧客向けのデモンストレーション プラットフォームなど、マイクロコントローラ、短距離無線デバイス、ソフトウェア ツールの開発とデモンストレーション用のプラットフォームを提供するUDP C8051F850 MCUカードも提供しています。MCUカードは単独で使用することも、UDPメインボードと組み合わせて使用して製品開発のペースを速めることもできます。
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