Service d'assemblage de PCB de contrôleur de moteur BLDC | Électronique de commande CC sans balais

Les assemblages de pilotes de moteur BLDC mettent en œuvre des algorithmes de contrôle sophistiqués, y compris la commutation à six pas, le contrôle vectoriel sinusoïdal (FOC) et le fonctionnement sans capteur utilisant la détection de la force contre-électromotrice (back-EMF), atteignant une efficacité élevée (>95%), une livraison de couple fluide et une régulation précise de la vitesse pour les drones (quadricoptères, ailes fixes), les outils électriques (perceuses, scies, meuleuses), les appareils électroménagers (ventilateurs, pompes, compresseurs) et l'automatisation industrielle nécessitant un fonctionnement fiable des moteurs sans balais gérant des courants de 1 à 100 A et plus sur des millions de cycles de démarrage-arrêt.

Chez APTPCB, nous fournissons des services spécialisés d'assemblage de pilotes BLDC mettant en œuvre des algorithmes de contrôle avancés, des étages de puissance à courant élevé et des fonctions de protection complètes avec des normes de qualité aérospatiale et défense. Nos capacités prennent en charge les applications BLDC de 12V à 800V sur des plages de puissance allant de 50W pour les consommateurs à plus de 50kW pour les entraînements industriels, avec une implémentation validée d'algorithmes sans capteur et FOC.

Implémentation du contrôle vectoriel (FOC)

Le contrôle orienté champ transforme les courants triphasés en un référentiel tournant, permettant un contrôle indépendant des composantes de courant produisant le couple et magnétisantes, ce qui permet d'obtenir des performances supérieures par rapport à la commutation à six pas : couple doux sur toute la plage de vitesse, bruit acoustique réduit, efficacité accrue et contrôle précis du couple. Le FOC nécessite des microcontrôleurs haute performance exécutant des transformations mathématiques complexes (Clarke, Park, Park inverse) à des fréquences de boucle de contrôle de 10 à 50 kHz.

Chez APTPCB, nos services d'assemblage prennent en charge les pilotes de moteur compatibles FOC avec des implémentations de contrôle validées.

Exigences clés pour l'implémentation du FOC

Exécution de l'algorithme de contrôle

Microcontrôleurs ARM Cortex-M4/M7 avec capacités DSP et virgule flottante exécutant des algorithmes FOC avec la fiabilité des dispositifs médicaux pour les applications critiques
Modulation vectorielle spatiale (SVM) générant des motifs PWM optimaux maximisant l'utilisation du bus DC
Boucles de contrôle de courant PI régulant les courants Id et Iq pour atteindre le couple désiré
Estimation de position/vitesse utilisant des boucles à verrouillage de phase ou des observateurs à mode glissant
Transformations de coordonnées (Clarke, Park) convertissant entre les référentiels
PWM haute résolution (minuterie >200MHz) réalisant une synthèse précise du vecteur de tension

Mesure et détection de courant

Détection de courant triphasé utilisant des résistances shunt ou des capteurs à effet Hall
Échantillonnage ADC haute vitesse (1-2 MSPS) capturant les courants de phase instantanés
Échantillonnage synchrone aligné avec la PWM pour une reconstruction précise du courant
Amplification et filtrage optimisant le rapport signal/bruit dans un environnement moteur bruyant
Détection de surintensité protégeant l'étage de puissance en cas de défaillance
Calibrage et compensation d'offset maintenant la précision sur toute la plage de température

Exécution d'algorithmes de contrôle sans capteur

Le contrôle BLDC sans capteur élimine les capteurs à effet Hall ou les encodeurs, réduisant les coûts, améliorant la fiabilité et permettant le fonctionnement du moteur dans des environnements difficiles. La détection de la force contre-électromotrice (FCEM) détecte les points de passage par zéro, déterminant la position du rotor et permettant un calage de commutation approprié. Le fonctionnement sans capteur nécessite des algorithmes de démarrage sophistiqués passant de l'accélération en boucle ouverte, via le seuil de détection de la FCEM, au contrôle sans capteur en boucle fermée.

APTPCB fabrique des pilotes BLDC sans capteur avec des implémentations d'algorithmes validées.

Implémentation clé sans capteur

Méthodes de détection de la FCEM

Détection de passage par zéro surveillant la tension de phase non pilotée par rapport au point neutre
Comparateur et filtrage extrayant les événements de passage par zéro des signaux bruyants
Ajustement du calage de commutation optimisant l'efficacité sur toute la plage de vitesse et de charge
Surveillance de l'amplitude de la FCEM validant la précision de la position du rotor et détectant les défauts
Filtrage matériel et logiciel empêchant les faux déclenchements dus au bruit de commutation
Algorithmes adaptatifs compensant les variations des paramètres du moteur et la température

Contrôle du démarrage et de la transition

Démarrage en boucle ouverte utilisant le contrôle I-f, augmentant la fréquence avec un courant constant
Phase d'alignement établissant une position de rotor connue avant la rotation
Profil d'accélération augmentant progressivement la vitesse jusqu'à ce que la contre-CEM soit détectable
Transition douce de la boucle ouverte à la boucle fermée évitant les discontinuités de couple
Algorithmes de capture et de rotation détectant et se synchronisant avec les moteurs déjà en rotation
Détection et récupération de décrochage redémarrant le moteur si la synchronisation est perdue

BLDC Driver Assembly

Optimisation pour les applications haute performance

Les applications BLDC haute performance, y compris les drones de course, les outils électriques et les servomoteurs, exigent une densité de puissance maximale, une réponse dynamique rapide et un fonctionnement efficace, nécessitant une conception optimisée de l'étage de puissance, des algorithmes de contrôle avancés et une gestion thermique complète pour un fonctionnement continu à la puissance nominale sans déclassement.

APTPCB met en œuvre des pilotes BLDC haute performance prenant en charge les applications exigeantes.

Fonctionnalités haute performance

Optimisation de l'étage de puissance

MOSFETs à faible Rds(on) minimisant les pertes par conduction à courants élevés
Commutation rapide (10-50kHz) réduisant l'ondulation de couple et le bruit acoustique
Configurations de dispositifs parallèles distribuant les courants élevés réduisant le stress thermique
Optimisation du temps mort minimisant les pertes par conduction de la diode de corps
Redressement synchrone pendant la régénération récupérant l'énergie lors de la décélération
Gestion thermique maintenant des températures de jonction sûres pendant les pics de puissance

Amélioration de la réponse dynamique

Boucles de contrôle de courant à large bande passante (>5kHz) pour une réponse rapide du couple
Contrôle prédictif compensant les changements de charge prévisibles
Techniques anti-emballement empêchant la saturation de l'intégrateur pendant les transitoires
Compensation de tension ajustant le contrôle en fonction des variations de tension de la batterie
Algorithmes adaptatifs apprenant les caractéristiques du moteur pour optimiser les performances
Interfaces de télémétrie et de réglage permettant l'optimisation et le diagnostic sur le terrain

Fournir des fonctions de protection et de sécurité

Les pilotes BLDC nécessitent une protection complète pour prévenir les dommages au moteur et au pilote dus aux surintensités (rotor bloqué, surcharge), aux surtensions (surtension régénérative), aux sous-tensions (décharge de la batterie), aux surchauffes (refroidissement insuffisant) et aux défauts du moteur (phase ouverte, court-circuit). La protection doit réagir rapidement tout en évitant les déclenchements intempestifs pendant le fonctionnement normal.

APTPCB met en œuvre une protection BLDC multicouche garantissant un fonctionnement sûr.

Implémentation de la protection

Protection contre les surintensités et le blocage

Arrêt matériel en cas de surintensité réagissant en quelques microsecondes
Limitation logicielle du courant réduisant la puissance lors d'une surcharge prolongée
Détection de blocage identifiant un rotor bloqué déclenchant l'arrêt
Modèle thermique I²t prévenant les dommages thermiques dus aux surintensités transitoires
Surveillance du courant de phase détectant les phases moteur ouvertes ou court-circuitées
Codes de diagnostic identifiant des conditions de défaut spécifiques pour faciliter le dépannage

Gestion de la batterie et thermique

Coupure de sous-tension protégeant les batteries LiPo des dommages dus à la décharge excessive
Protection contre les surtensions pendant le freinage régénératif, évitant la surtension du bus
Contrôle actif de la résistance de freinage dissipant l'énergie régénérative si nécessaire
Surveillance de la température et déclassement réduisant la puissance à des températures élevées
Arrêt thermique empêchant les dommages aux composants dus à la surchauffe
Surveillance des cellules de batterie en coordination avec les systèmes BMS dans les applications équipées

Prise en charge de diverses applications BLDC

Les contrôleurs BLDC sont utilisés dans des applications telles que les drones et les UAV (multiroteurs, ailes fixes), les outils électriques (perceuses sans fil, visseuses à chocs), les appareils électroménagers (ventilateurs, pompes, aspirateurs) et l'e-mobilité (vélos électriques, trottinettes électriques, skateboards électriques) nécessitant des optimisations spécifiques à l'application en termes d'algorithmes de contrôle, d'interfaces, de niveaux de puissance et de spécifications environnementales.

APTPCB propose une fabrication BLDC flexible prenant en charge diverses applications.

Optimisation spécifique à l'application

Applications de drones et d'UAV

Poids ultra-léger minimisant l'impact sur la charge utile et maximisant le temps de vol
Haute densité de puissance (>100W/cm³) permettant une intégration compacte de l'ESC
Réponse rapide de l'accélérateur (<10ms) prenant en charge les manœuvres de vol agressives
Couple doux minimisant les vibrations affectant le contrôle de vol et la caméra
Interfaces de télémétrie (PWM, DShot, UART) communiquant avec les contrôleurs de vol
Revêtement conforme étanche résistant aux opérations extérieures par tous les temps

Outils électriques et appareils électroménagers

Optimisation des coûts répondant aux prix compétitifs de l'électronique grand public
Compatibilité des batteries prenant en charge diverses chimies de cellules (Li-ion, NiMH, NiCd)
Démarrage progressif réduisant le stress mécanique sur la boîte de vitesses et le moteur
Frein électronique arrêtant rapidement le moteur pour la sécurité et la commodité
Gestion thermique résistant à un fonctionnement soutenu à haute puissance
Conformité réglementaire (CE, FCC, UL) permettant l'accès au marché mondial

Grâce à des conceptions optimisées pour l'application, une fabrication flexible et des tests complets coordonnés avec les normes de qualité des centres de données de serveurs, APTPCB permet aux fabricants de pilotes BLDC de servir divers marchés de consommation, industriels et spécialisés dans le monde entier.

Permettre la fabrication en volume

La production de pilotes BLDC pour l'électronique grand public et les drones nécessite une capacité de fabrication en grand volume permettant d'atteindre des coûts compétitifs tout en maintenant les performances et la fiabilité. L'optimisation de la fabrication par l'automatisation, l'efficacité des tests et la gestion de la chaîne d'approvisionnement permet une production en volume soutenant des produits de masse réussis.

APTPCB assure la fabrication en grand volume de pilotes BLDC.

Excellence en production de volume

Capacités de fabrication

Assemblage automatisé gérant les composants à pas fin et le placement précis
Tests de charge moteur validant les performances du pilote avec de véritables moteurs BLDC
Tests fonctionnels vérifiant les algorithmes de contrôle, la protection et les interfaces
Tests environnementaux confirmant le fonctionnement sur des plages de température et d'humidité
Contrôle statistique des processus surveillant la qualité et permettant une amélioration continue
Empreinte de fabrication mondiale répondant aux exigences des clients régionaux

Grâce à des capacités de fabrication à grand volume, des tests complets et une gestion de la qualité coordonnée avec les normes d'équipements de sécurité, APTPCB permet aux fabricants de pilotes BLDC de déployer des solutions de contrôle de moteur sans balais rentables et performantes sur des marchés mondiaux compétitifs.