帶感應式位置傳感器 IC (IPS2200) 的 BLDC 電機參考設計

在這篇博客中，我們介紹了帶有感應式位置傳感器 IC ( IPS2200 ) 的 BLDC 電機參考設計。

提供兩種不同的 RA6T2 評估套件，如下所示：（圖 1）

• MCK -RA6T2 帶有 RA6T2 的 Renesas 靈活電機控制套件，RA6T2 是專門用于電機控制的 RA 系列 MCU。

• IPS2200 的評估套件，它是一種電感式位置傳感器 IC。

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圖 1. 帶有電感式位置傳感器 IC 的 BLDC 電機的評估環境

所討論的應用說明和示例項目可從RA6T2產品頁面下載。配備評估套件和示例項目，您可以無縫地開始評估帶有電感式位置傳感器的 BLDC 電機，如下面的視頻所示。

從這里開始，將簡要介紹電感式位置傳感器。電感式位置傳感器是一種非接觸式傳感器，它使用電磁感應來檢測電機的位置。傳感元件使用印刷電路板上的線圈圖案布局，如圖 2 所示，當金屬板經過該傳感元件時，可以檢測到電機的位置。該位置信息通過電感式位置傳感器 IC 輸出為正弦波和余弦波數據。

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圖 2. 電路板上的線圈圖案布局和電機連接圖像

使用這種電感式位置傳感器的優勢包括其功能。電感式位置傳感器中使用的傳感元件可以布置與所用電機的極對數相同的線圈圖案（圖3左側），因此可以適應各種極對數的電機. 電感式位置傳感器的線圈基板可以安裝在軸的末端或底部，為設計電機機械提供了高度的靈活性（圖 3 右側）。此外，電感式位置傳感器可以適應各種電機，但為了提高位置精度，必須創建與所用電機相匹配的線圈基板。Renesas 提供了一個支持工具（Inductive Coil Design Tool Software）和80 個參考設計用于開發此線圈板。請在開發您的電路板時利用這些工具。

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圖 3. 電感式位置傳感器極對數和布局示例

第二個優勢是環境耐久性。由于傳感元件中沒有使用磁鐵，因此它對周圍的磁場具有很強的抵抗力，同時重量也很輕。此外，非接觸式方法對灰塵和污垢具有很高的抵抗力。

最后一個優勢是成本低。一般來說，由于使用的元件和組件數量多，與光學或磁性編碼器相比，電感式位置傳感器的總成本更容易降低。光學編碼器傳感器本身就比較昂貴，而磁性編碼器增加的成本來自于需要磁屏蔽等。圖4比較了三種位置傳感器的成本。

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圖 4. 三種位置傳感器的成本比較

總而言之，電感式位置傳感器可以通過設計與所用電機相匹配的線圈基板來優化位置精度，并具有高耐環境性以及減輕電機設備的重量。此外，與其他位置傳感器相比，可以以更低的成本實現具有位置傳感功能的電機控制系統。因此，這種傳感器的用途正在擴展到需要在惡劣環境中進行高精度位置檢測的應用，例如工業電機、機器人和醫療設備。

最后，RA6T2 的產品頁面是用于電機控制的 32 位 Arm? Cortex? MCU，包括大量應用說明和示例項目，用于帶編碼器 IF 的電機控制、無傳感器控制、帶電感式位置傳感器的 BLDC 電機控制（在博客），等等。可廣泛應用于各種電機控制裝置。