Choisir entre un contrôleur de moteur BLDC sans balais et un contrôleur de moteur BLDC à capteur Hall est une décision importante dans la conception de systèmes de moteurs BLDC. Les deux approches utilisent des méthodes différentes pour déterminer la position du rotor, et chacune présente des avantages et des limites spécifiques.

En général, le contrôle à capteur Hall fournit un retour d'information direct sur la position du rotor et un démarrage fiable à partir de zéro vitesse, tandis que le contrôle sans balais élimine les capteurs Hall et utilise les signaux électriques du moteur—généralement la force contre-électromotrice (CEM)—pour estimer la position du rotor. Le choix approprié dépend du moteur, de la charge de démarrage, de la plage de vitesse, du coût, du câblage et des exigences de l'application.

Un moteur BLDC triphasé a besoin d'informations sur la position du rotor pour déterminer quand commuter les phases du moteur.

Un moteur BLDC à capteur Hall utilise normalement trois capteurs à effet Hall installés à l'intérieur du moteur. Leurs signaux numériques indiquent la position électrique du rotor, permettant au contrôleur de sélectionner l'état de commutation approprié.

Dans un système conventionnel à six pas, les trois signaux Hall identifient six secteurs électriques valides de 60 degrés électriques chacun.

Un moteur BLDC sans balais ne nécessite pas de capteurs Hall. Dans le contrôle sans balais traditionnel à six pas, le contrôleur surveille la force contre-électromotrice (CEM) de la phase moteur flottante et utilise les informations de passage à zéro pour estimer la position du rotor et déterminer le moment de la commutation.

La différence fondamentale est donc :

Capteur Hall :

• Position du rotor → Capteurs Hall → Contrôleur → Commutation

Sans balais :

• Rotation du rotor → CEM → Estimation de la position → Contrôleur → Commutation

La principale limitation du contrôle traditionnel sans balais par CEM est que la force contre-électromotrice dépend de la vitesse de rotation du moteur. À l'arrêt, il n'y a pratiquement pas de CEM, de sorte que le contrôleur ne peut pas obtenir la position du rotor à partir de la seule CEM et doit utiliser une stratégie de démarrage.

Dans un moteur BLDC basé sur des capteurs Hall, les capteurs Hall détectent le champ magnétique du rotor à aimant permanent.

Le contrôleur lit les états des capteurs Hall et détermine dans quel secteur électrique se trouve actuellement le rotor.

Une séquence de contrôle simplifiée est :

Signal Hall → Position du rotor → Commutation → Rotation du moteur

Pour un système conventionnel à trois capteurs Hall et six pas, les signaux des capteurs fournissent six états de position valides correspondant aux six secteurs de commutation.

• Démarrage fiable
• Bon contrôle à basse vitesse
• Informations directes sur la position du rotor
• Adapté aux applications nécessitant un couple de démarrage
• Logique de commutation relativement simple

• Nécessite des capteurs Hall à l'intérieur du moteur
• Nécessite un câblage supplémentaire
• Ajoute des composants et des exigences d'assemblage
• L'installation des capteurs peut augmenter la complexité de fabrication du moteur
• Le câblage et les signaux des capteurs Hall nécessitent toujours une conception EMI appropriée

Dans un système BLDC sans balais traditionnel à six pas, deux phases du moteur sont pilotées tandis que la troisième phase est laissée flottante.

Le contrôleur surveille la phase flottante.

Lorsque le moteur tourne, les aimants permanents génèrent une force contre-électromotrice dans les enroulements du moteur. Le contrôleur détecte le passage à zéro de la CEM et utilise cette information pour synchroniser le prochain événement de commutation.

Un processus simplifié est :

Rotation du moteur

↓

CEM générée

↓

Phase flottante détectée

↓

Passage à zéro détecté

↓

Position du rotor estimée

↓

Prochaine commutation

Cela élimine le besoin de capteurs physiques de position du rotor.

C'est l'une des différences techniques les plus importantes.

Lorsqu'un moteur BLDC est arrêté :

Vitesse du moteur ≈ 0 → CEM ≈ 0

Par conséquent, le contrôleur ne peut pas initialement s'appuyer sur la CEM pour déterminer la position du rotor.

Un pilote sans balais a normalement besoin d'une séquence de démarrage initiale pour accélérer le moteur jusqu'à ce qu'un signal CEM suffisamment détectable soit disponible.

Cela signifie que la charge de démarrage du moteur est un facteur critique lors de la sélection d'un pilote BLDC sans balais.

Par exemple, un pilote sans balais peut fonctionner très bien avec un ventilateur légèrement chargé, mais avoir des difficultés à démarrer une pompe, une soufflante ou un système mécanique avec des exigences de couple de démarrage élevées si les paramètres du moteur et du pilote ne sont pas correctement adaptés.

Il n'y a pas de réponse universelle.

Le choix correct dépend de l'application.

• Les capteurs Hall ne sont pas disponibles
• Un coût de nomenclature inférieur est important
• Un câblage moteur simplifié est préféré
• L'intégration mécanique doit être simplifiée
• Le moteur fonctionne normalement à vitesse moyenne ou élevée
• L'application est un ventilateur, une pompe, une soufflante ou une charge rotative similaire
• L'application ne nécessite pas de position de rotor précise à vitesse nulle

• Le démarrage fiable est critique
• Un couple de démarrage élevé est requis
• Le moteur fonctionne fréquemment à très basse vitesse
• La position du rotor doit être disponible à l'arrêt
• L'application utilise déjà un moteur équipé de capteurs Hall
• Le système de contrôle a besoin d'un retour d'information direct sur la position Hall

Ce sont des considérations de sélection technique plutôt que des règles absolues. Un moteur et une charge particuliers doivent toujours être évalués conjointement avec le contrôleur.

Sélectionner un pilote BLDC uniquement en fonction de la tension et du courant n'est pas suffisant.

Les ingénieurs devraient également considérer :

• Configuration des enroulements du moteur
• Tension nominale
• Courant nominal
• Courant de crête/démarrage
• Plage de vitesse du moteur
• Nombre de pôles
• Caractéristiques de la force contre-électromotrice
• Disposition des capteurs Hall, le cas échéant
• Couple de démarrage
• Charge mécanique
• Accélération requise
• Fréquence PWM
• Température de fonctionnement
• Exigences de protection

Pour les systèmes sans balais, les caractéristiques de la CEM et le comportement au démarrage sont particulièrement importants.

Pour les systèmes basés sur des capteurs Hall, le type de capteur Hall, l'angle électrique Hall, la séquence des signaux et la relation entre la phase/le câblage Hall doivent également être vérifiés.

JUYI Tech propose des solutions de contrôle BLDC sans balais et à capteur Hall, y compris des circuits intégrés de contrôle et des cartes pilotes.

Cela permet aux ingénieurs de sélectionner une architecture de contrôle en fonction de leurs besoins réels en matière de moteur et d'application.

Le JY01 est particulièrement pertinent lorsque les ingénieurs ont besoin de flexibilité entre les conceptions de moteurs à capteur Hall et sans balais.

Il est conçu comme un circuit intégré de contrôle BLDC bi-mode prenant en charge les deux :

• Moteurs BLDC à capteur Hall
• Moteurs BLDC sans balais

Le JY01 utilise la technologie de pilotage SPWM et comprend des fonctions telles que le démarrage progressif, le contrôle du courant, la protection contre les surcharges, la protection contre le blocage du rotor et le retour de vitesse.

Selon la documentation d'application du JY01, le circuit intégré peut être configuré pour un fonctionnement avec capteur Hall ou sans balais. En fonctionnement sans balais, l'ajustement du couple de démarrage est particulièrement important car un couple de démarrage insuffisant peut empêcher le démarrage, tandis qu'un couple de démarrage excessif peut contribuer à des secousses ou à un mouvement inverse.

Cela fait du JY01 une option utile pour les ingénieurs qui souhaitent une plateforme de contrôle unique pouvant accueillir des conceptions de moteurs BLDC à capteur Hall et sans balais.

Pour les applications nécessitant spécifiquement un contrôle sans balais, JUYI Tech propose des produits basés sur des circuits intégrés de contrôle BLDC sans balais tels que le JY03B.

Le JY03B est un circuit intégré de contrôle de moteur BLDC sans balais de 9 à 36 V dans un boîtier SSOP-28. Il intègre le cœur de contrôle du moteur, les pilotes de grille MOSFET, la régulation de tension et d'autres fonctions de contrôle dans un seul circuit intégré, réduisant la quantité de circuits de contrôle externes requis.

Par exemple, le JYQD-V9.3E est une carte pilote BLDC triphasée sans balais de 10 à 36 V basée sur le JY03B, avec contrôle de vitesse PWM et analogique 0-5 V et sortie de vitesse FG.

Ce type de solution convient aux applications où les capteurs Hall ne sont pas requis et où une architecture de contrôle BLDC sans balais compacte est préférée.

Pour les moteurs équipés de capteurs Hall, JUYI Tech propose également des cartes pilotes dédiées à capteur Hall.

Par exemple, le JYQD-V7.3E2 est une carte pilote de moteur BLDC à effet Hall de 24 V avec un courant maximal de 15 A, un contrôle de vitesse analogique 0-5 V, un contrôle de vitesse PWM et une sortie de vitesse. Elle est conçue pour les moteurs BLDC à capteur Hall avec une configuration Hall de 120°.

Une autre option est le JYQD-YL02D, une carte pilote BLDC à double canal prenant en charge un fonctionnement de 12 à 36 V et des moteurs BLDC à capteur Hall de 120°.

Par conséquent, le portefeuille de produits JUYI Tech couvre les deux aspects de la sélection :

BLDC sans balais

• JY03B
• JYQD-V9.3E
• Autres séries JYQD sans balais

BLDC à capteur Hall

• JY01
• JYQD-V7.3E2
• JYQD-YL02D
• Autres solutions de pilotes à capteur Hall

Le portefeuille de produits actuel de JUYI Tech répertorie également des produits de contrôle BLDC séparés sans balais, à capteur Hall et bi-mode.

Aucune méthode n'est universellement meilleure. Le contrôle sans balais supprime les capteurs Hall et simplifie l'interface du moteur, tandis que les capteurs Hall fournissent des informations directes sur la position du rotor et un fonctionnement fiable à partir de zéro vitesse.

Oui, mais il nécessite normalement une stratégie de démarrage dédiée car la force contre-électromotrice est indisponible ou trop faible à l'arrêt et à très basse vitesse.

Oui. Les capteurs Hall fournissent des informations sur la position du rotor même lorsque le moteur est à l'arrêt, ce qui rend la commutation de démarrage plus simple.

Oui. Le JY01 est conçu comme un circuit intégré de contrôle bi-mode pour les moteurs BLDC à capteur Hall et sans balais.

Le JY03B est un circuit intégré de contrôle de moteur BLDC sans balais. Pour les applications à capteur Hall, JUYI Tech propose d'autres produits, y compris des solutions basées sur JY01 et des cartes pilotes à capteur Hall.

Le choix entre le contrôle BLDC sans balais et à capteur Hall doit être basé sur les exigences complètes du moteur et de l'application—pas simplement sur le fait qu'une technologie soit plus récente ou moins chère.

Le contrôle BLDC sans balais peut simplifier le câblage, réduire les composants liés aux capteurs et fournir une solution efficace pour les ventilateurs, les pompes, les soufflantes et autres applications où un fonctionnement fiable à vitesse moyenne/élevée est plus important qu'un retour d'information direct sur la position du rotor à l'arrêt.

Le contrôle BLDC à capteur Hall fournit des informations directes sur la position du rotor et est particulièrement utile lorsque le démarrage fiable, le fonctionnement à basse vitesse ou un couple de démarrage élevé sont requis.

JUYI Tech prend en charge les deux architectures grâce aux circuits intégrés de contrôle BLDC bi-mode JY01, JY02A, circuits intégrés de contrôle BLDC sans balais JY03B, cartes pilotes à capteur Hall, cartes pilotes sans balais et solutions de contrôle de moteur BLDC personnalisées. La solution la plus appropriée doit être sélectionnée en fonction des caractéristiques électriques du moteur, de la charge de démarrage, de la vitesse de fonctionnement et des exigences de l'application.

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