Datblygiad Technolegol Rhaglennwyr Llinellol o Uchder Cysoniad: Cyfeiriadau Newydd mewn Microdiwylliant a Integru

Pam mae rhaglennwyr llinellol o uchder cysoniad yn hanfodol ar gyfer motorion anhyblyg llinellol

Anghenion ymateb dinamig: sut mae rheoli grym LIM yn gofyn am reoli cyntal dan feicroseiniad

Mae cyrraedd rheoli llwyddiant uniongyrchol yn y corfforion mynegiad lliniol (LIMs) yn gofyn am reoli'r cywiriant ar lefelau is-gweithrediad microsecond er mwyn rheoli'r newidiadau llwyddiant sydd yn digwydd yn aml ac amrywiadau anerchiad yr ydym yn eu gweld yn aml mewn systemau trin deunydd cyflym. Pan fydd hyd yn oed amrywiad llwyddiant bach o ±5%, mae hyn yn taro'n sylweddol manbwyntio uniongyrchol. Felly mae cynhyrchwyr yn troi at gyrrwyr lliniol â morludiad uchel sydd yn gweithredu uwchben 2 MHz yn y dyddiau hyn. Mae'r cyrrwyr hyn yn creu band lled cylch cywiriant sydd yn mynd pellach na 500 kHz, sydd yn rhaid absoliwt er mwyn cadw'r amrywiadau trosiannol anghyffredin hyn o dan reoli pan fydd peiriannau'n cyflymu neu'n arafu'n gyflym. Meddyliwch unwaith am yr hyn sydd yn digwydd heb y cywiroedd ar raddfa microsecond. Mae adlewyrchiad yn achosi chwyddo sydd yn taro ar oes y peiriannau, weithiau gan leihau'r oes hyd at 40%. Edrychodd pobl yn Journal Cyrrwyr Systemau ar y mater hwn yn 2023 drwy eu profiadau thermol a mecanegol, gan gadarnhau'n union yr hyn a roddodd nifer fawr o peiriannwyr yn ei amcangyfrif ers blynyddoedd.

Cyfyngiadau cyswllt magnetig: lleihau colli cy currents eddy a chyfluctiadau mewn gwerth anweithrediad sy'n dibynnu ar leoliad trwy rheoli llinol uchel-amlder

Mae'r rhyngweithiadau llif gwyddorol rhwng y gofod awyr mewn corfforion anwythiad llinellol yn arwain at newidiadau mewn anwythiad yn dibynio ar leoliad, fel arfer o tua 15 i 30 y cant dros hyd y symudiad cyfan. Mae'r rhyngweithiadau hyn hefyd yn creu colliadau cyrchedd sydd yn dibynio ar gynnwys harmonig cymalau newid. Mae'r gyrrwyr PWM traddodiadol sydd yn gweithio ar amlderau dan 500 kHz yn gwneud y colliadau hyn yn waeth, gyda rhai systemau'n colli bron chwarter o'u pŵer mewnbydd fel gwres yn y cydrannau ailradd aluminium. Pan fo'n defnyddio rheoli llinellol amlder uchel yn lle hynny, mae'r sefyllfa yn wella sylweddol. Mae'r dull hwn yn cadw hysteresis magnetig wedi'i gyfyngu i barthau amser byr iawn dan 100 nanosecwnd, yn lleihau colliadau effaith croen gan tua dau drydydd, ac yn cynnal dwysder llif cyson iawn drwy bob swyddogaeth, gan aros o fewn plws neu minws 2 y cant. Mae astudiaethau sydd wedi defnyddio delweddu termol wedi dangos bod y techneg hon yn gallu lleihau'r tymheredd uchaf yn y cychwynnau gan tua 30 gradd Celsius o'i gymharu â'r amgen traddodiadol sydd yn seiliedig ar fodiwlâu newid, sydd yn gwneud gwahaniaeth real mewn hygrededd a hyd oesoedd y system.

Torriadau mewn microdiagramu sydd wedi eu cyflwyno gan newidio >2 MHz mewn ICs gyrrwr llinol

Deddfau sgrinio core a mynediad: cyfaint magnetig ∝ 1/f_sw² a maint y capacitor ∝ 1/f_sw

Pan fyddwn yn ystyried graddio yn seiliedig ar egwyddorion ffiseg, rydym yn gweld lleihadau'n gynhyrchu'n anferthol mewn maint wrth weithredu ar amlderau newid uchelach. Er enghraifft, os ydym yn dyblu amlder newid (f_sw), mae'r cyfaint o gydrannau magnetig yn gostwng tua chwarter o'i werth gan fod eu maint yn berthnasol i'r gwrthdro sgwâr yr amlder (V_mag yn gyfraneddol i 1/f_sw sgwâr). Mae'r cydrannau capaciti hefyd yn llai, er nad yw hynny mor sylweddol oherwydd eu maint yn lleihau llinellol â phwysleiddiadau amlder (C_size yn gyfraneddol i 1/f_sw) oherwydd bod angen llai o le i storio egni. Edrychwch ar yr effaith uwch na 2 miliwn o gylchoedd yr eiliad: mae corynau'r inductor yn taro islaw un milimedr ciwbig tra bod y cydrannau capaciti ceramig yn ffitio i baciau 0402 bach iawn. A pha ganiatau? Mae rhwydweithiau'r cydrannau pasif yn dod yn 60–70% yn llai o faint o'i gymharu â systemau sydd yn rhedeg ar 500 kHz yn unig. Ychwanegol at hynny, mae'r datblygiadau hyn yn eithaf yn tynnu'r angen ar gydrannau traddodiadol mawr hynny sydd wedi bod yn arfer safonol am ddegawdau.

Elwau go iawn: Modiwlau gyrrwr llinol yn seiliedig ar GaN sydd yn cyrraedd arwynebedd PCB o <8 mm² ar gyfer gyrrwyr ffasiau LIM o 15 A

Mae cylched integredig nitrid galliwm (GaN) yn profi o rhai egwyddorion graddio i bacio swyddogaethau anferthol mewn gofod bach iawn. Gall rhai modiwlau yrru uwch gynnal hyd at 15 amper o gerrynt ffâs tra bodent yn ffitio o fewn arwynebedd o 2.8 × 2.8 milimetr. Mae hyn yn tua chwech gwaith llai na'r gofod sydd ei angen â MOSFETs silicŵm traddodiadol ar fwrdd cylched argraffedig. Mae'r maint bychan yn gwneud posibl gosod y cydrannau hyn yn union nes â chwifliadau'r LIM, sydd yn lleihau colli'r cysylltiadau anghyffredin hynny a lleihau problemau anhawdd anfwydo annhebygol. Pan rydym yn rhedeg symudiadau thermol, rydym yn gweld bod tymheredd y cysylltiad yn aros yn gyffredinol dan 125 gradd Celsius hyd yn oed wrth weithio'n barhaus ar gyflwr llawn 15 amper. Mae'r math hwn o berfformiad yn enwedig gwerthfawr ar gyfer systemau awtomateiddio diwylliannol ble mae gofod yn rhagor o werth ond mae hyder yn parhau'n hanfodol.

Strategïau Integradu Monolithig ar gyfer Systemau Yrru Motôr Indiwsiwn Llinellol

Integriadur System-in-package (SiP) o gyrrwyr gafodd, teimladau cyfred analog, a chyfnodau allbwn llinol â chylchgaith caeedig

Mae'r ymagwedd system-in-package (SiP) yn cyfuno gyrrwr porthi, cydrannau teimladau cyfred analog, a chyfresi allbwn llinol cau cymylau i mewn i un modiwl cympact. Mae'r integraeth hon yn lleihau problemau anwyddiad parasiwt tua 60% o'i gymharu â phan mae'r rhannau hyn yn cael eu hadeiladu ar wahân, yn ôl ymchwil a gyhoeddwyd yn IEEE Transactions on Power Electronics yn 2023. Pan mae llwybrau'r arwyddion yn ferach, mae amserau'r ymateb yn gostwng i 5 nanosecwnd yn unig, sy'n gwneud rheoli'r cyfred yn digon manwl i weithredu tasgau manwl iawn o leoli dan lefel micrometr. Mae gosod teimladau'r cyfred yn union o fewn y cyfres allbwn yn golygu nad oes angen rhagor o resistorau shunt allanol. Mae'r newid hwn yn ein hannog yn unig tua 18% o golli pŵer tra bod gofod y bwrdd cylched печed (PCB) sydd ei angen hefyd yn cael ei leihau gan tua hanner. Ychwanegol at hynny, mae'r dyluniadau integredig hyn yn cadw ansawdd da i'r arwyddion hyd yn oed ar amlderau trosglwyddo dros 2 miliwn o gylchoedd yr eiliad. Fel ar result, gall motorau llinol anwyddiad gwneud eu hymdrechion grym yn ddinamig yn ystod un cylch symudiad mecanegol yn hytrach na chychwyn rhwng cylchoedd.

Cynllunio cyd-thermol a chyd-EMI: rheoli gwres leol a sŵn modd cyffredin mewn assembliadau gyrrwr LIM crynhoedig

Pan fyddwn yn gwneud integriad o uchder crynodiad, bydd dwysrwyddau pŵer yn aml yn gorwedd dros 250 W pob centimedr sgwâr, sy'n creu problemau difrifol â rheoli tymheriadau ac anhrefniad electromagnetig. Y datrysiad? Mae chweiliau cyd-ddylunio gwybodus yn ymdrin â'r rhain ynghyd. Er enghraifft, mae defnyddio deunyddiau sydd yn cynnal tymheriadau yn helpu symud tymheriadau i ffwrdd o'r lleoliadau poeth hynny mewn FETs GaN. Mae rhai peirianwyr yn defnyddio dulliau lledaeniad amlder sydd yn leihau piciau EMI tua 12 decibel. Mae cylchoedd cymesur yn helpu dileu sŵn modd cyffredin, ac mae sensroedd tymheriadau mewnol yn addasu amseriad gyrru'r gat yn awtomatig pan fo angen. Pan fyddwn yn cyfuno'r holl hyn, mae tymheriadau'r ymuno yn parhau dan reoli tua 125 gradd Celsius hyd yn oed wrth weithio'n barhaus ar 15 amp. Rhagor o hynny, mae'r eithriadau electromagnetig yn aros tua 30% is na'r gofynion a sefydlir gan Safonau CISPR 32 Dosbarth B. Mae hyn yn golygu bod cynhyrchwyr nawr yn gallu adeiladu unedau gyrru cyfleus tua maint llaw sydd yn dibynio'n unigol ar oeri naturiol yn hytrach na fannau na systemau eraill o oeri gorfodol.

Adolygiad o'r Cydbwysedd rhwng Amplifïerion Llinol a Thrawsnewidiol ar gyfer Ceisiadau Motor Indiwsiad Llinol

Pan roedden nhw'n dewis amplifïerion ar gyfer motorau indiwsiad llinol yn y gorffennol, roedden peirianwyr yn dewis topolegïau llinol oherwydd eu bod yn cynnig ansawdd signal gwell. Ond roedd gan hynny anfanteision: roedden y rhain yn annhebygol iawn, weithiau dan 60%, sydd yn golygu bod angen ychwanegu crioau gwres mawr iawn. A chafodd y crioau gwres mawr hynny ei wneud yn achosi i'r system gyfan fod yn fwy llwyr a rhagwerthach na pheth bynnag yr oedd pawb yn ei eisiau. Mae pethau wedi newid yn sylweddol ers hynny. Gall amplifïerion trawsnewidiol gyrraedd effeithlonrwydd o dros 90% trwy leihau colli cynddymiad oherwydd newid cyflwr yn gyflym. Fodd bynnag, mae hyn yn dod â phris. Creir o'r rhain amplifïerion newydd broblemau rhwystriadau electromagnetig sydd yn effeithio'n uniongyrchol ar hygrededd rheoli lleoliad mewn systemau LIM. Parhau i ddod o hyd i'r safle 'cariad' rhwng ennill effeithlonrwydd a rheoli rhwystriadau EM yw her realistig i ddesignwyr motorau heddiw.

Mae'r datblygiadau diweddaraf mewn yrrwyr llinol sydd yn gweithio uwchben 2 MHz yn cydbwyso'r cydbwyso anodd hynny rydym i gyd wedi bod yn eu herio. Mae cynhyrchwyr wedi dechrau cyfuno transistorau nitrïd galliwm â technegau cleif o wasgu EMI i greu ICs yrru dan 8 cilometr sgwar. Mae'r sips hyn yn cadw rheoli'r cyfred ar lefelau microsecond tra'n torri colli gwres tua 40%, yn ôl adroddiad a gyhoeddwyd eleni yn y Journal Peirianneg Pŵer. Beth sydd o bryd hyn ar gyfer ceisiadau byd go iawn? Nawr gallech chi adeiladu systemau llai o fotorau anwythiad llinol sydd yn dal i gynhyrchu effeithlonrwydd rhagorol heb colli cyflymder ymateb na phrecisiwn eu lleoli. Mae'r diwydiant yn symud yn sicr yn y cyfeiriad hwn wrth i faint y cydranau guddio ond parhau i godi'r disgwylion am berfformiad.