產學計畫研究成果


高效率高功因變頻式冷凍壓縮機驅動器

High-Efficiency PAM Inverter for Refrigerator Compressors

2002年8月1日

鄒應嶼  教授


交通大學 電機與控制工程系

研 究 成 果

   新型光碟機伺服系統的架構圖

   DSP/CPLD數位馬達控制IC發展平台

   無刷直流馬達無感測換相控制IC

   可程式無刷直流馬達無感測控制IC

 

旺宏電子:第二屆金矽獎設計組佳作獎

新型光碟機伺服系統的架構

無刷直流馬達控制IC的電路架構

      本計畫發展的無刷直流馬達的控制架構具有兩種控制模式,採用霍爾元件的標準模式,或是不需採用霍爾元件的無感測模式(sensorless mode)。為了建立晶片設計的流程與環境,本階段先設計標準模式的無刷直流馬達控制晶片,第二階段發展無感測模式控制晶片,第三階段則再加入I2C通訊介面並進行控制晶片的改善設計工作。

      圖5所示使本計畫所提出的無刷直流主軸馬達控制IC的電路架構,此規劃設計之IC以類比與數位混合模式設計為主,採用霍爾元件之回授信號進行換相控制,此IC亦包含數位式之電流與速度控制迴路。
   

無刷直流馬達無感測控制架構

無刷直流馬達控制IC的電路架構

      本計畫發展的無刷直流馬達的控制架構具有兩種控制模式,採用霍爾元件的標準模式,或是不需採用霍爾元件的無感測模式(sensorless mode)。為了建立晶片設計的流程與環境,本階段先設計標準模式的無刷直流馬達控制晶片,第二階段發展無感測模式控制晶片,第三階段則再加入I2C通訊介面並進行控制晶片的改善設計工作。

      圖5所示使本計畫所提出的無刷直流主軸馬達控制IC的電路架構,此規劃設計之IC以類比與數位混合模式設計為主,採用霍爾元件之回授信號進行換相控制,此IC亦包含數位式之電流與速度控制迴路。
   

無刷直流馬達換相控制IC的設計

FEATURES
Programmable digital commutation control for BLDC motors
PWM pulse-by-pulse current limiting to protect motor and Power MOSFET drivers
Programmable dead time compensation
External Hall sensor bias control

未 來 發 展

       由於無刷直流馬達具有許多良好的特性,同時特別適合小型資訊與家電產品的應用,因此無刷直流馬達控制IC具有廣大的市場應用價值。雖然目前市面上已有一些商品化的無刷直流馬達控制晶片,但多以類比技術實現,本研究發展之混和式無感測無刷直流馬達控制IC具有可可規劃功能的優點。本階段之研究,已完成無刷直流馬達混合式換相控制IC的設計,並於2001年11 月向國科會晶片製作中心(CIC)申請『無刷直流馬達換相控制IC』的製作,獲得審查通過,2001年3 月取得設計的晶片,2001年6月通過初步測試,將進行進一步的系統整合測試與性能改善工作。

PEMCLAB的相關研究成果

[1] 鄭光耀, 無刷直流馬達之無感測控制技術, 技術報告 TR-135, 交通大學電力電子與運動控制實驗室, June 15, 2000.

[2] Kuang-Yao Cheng (鄭光耀), Ying-Tsan Lin (林穎燦), Chung-Hsien Tso (左仲先), and Ying-Yu Tzou, "Design of a Sensorless Commutation IC for BLDC Motors," IEEE PESC Conf. Rec., pp. 295-300, Queensland, Australia, June 23-27, 2002.

[3] Kuang-Yao Tseng (鄭光耀), 王振宇, and Ying-Yu Tzou, "ASIC Implementation of a programmable servo control IC with digital phase-locked loop," IEEE PESC Conf. Rec., pp. 558-563, Queensland, Australia, June 23-27, 2002.

[4] Ying-Tsan Lin (林穎燦), Chung-Hsien Tso (左仲先), and Ying-Yu Tzou, "無刷直流馬達換相控制IC之研製," 第二十二屆電力工程研討會, 高雄, 台灣, pp. 701-706, Nov. 22-23, 2001.


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