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BLDC电机位置检测:霍尔与编码器技术解析

来源:中芯巨能:提供选型指导+样片测试+现货供应| 发布日期:2025-11-22 18:00:01 浏览量:

在无刷直流电机(BLDC)和永磁同步电机(PMSM)控制系统中,准确获取转子位置是实现精确换相的关键。目前主流的检测方式包括使用位置传感器和无感(sensorless)算法。位置传感器供应商-中芯巨能为您介绍工程实践中最常用的两类传感器:霍尔效应传感器与光电编码器,分析其原理、接口及应用特点。

一、霍尔效应位置传感器

霍尔传感器基于霍尔效应工作:当电流通过置于磁场中的导体时,洛伦兹力使载流子偏移,在垂直方向产生电势差。在BLDC电机中,通常在定子非驱动端安装三个开关型霍尔传感器,呈120°电角度分布。

当转子永磁体经过霍尔元件时,其输出在高/低电平间切换(如南极为高,北极为低)。三路信号组合形成6种状态(如101、001…),对应每60°电角度的换相点,构成标准的六步换相逻辑。信号相位差可为60°或120°,由电机制造商定义。

电气接口要点:

供电电压:典型3.5–24V,电流5–15mA

输出类型:集电极开路(OC),需外接上拉电阻(如1–10kΩ)

示例芯片:US1881,支持宽压供电,输出脉冲直接接入MCU GPIO

为提升装配一致性,部分电机采用独立的小型磁体与PCB霍尔板配合,便于整体校准。需注意安装对齐精度,否则将引入换相误差。

BLDC电机位置检测:霍尔与编码器技术解析

二、光电编码器

编码器分为增量式与绝对式,广泛用于高精度伺服系统。

1、增量式编码器

输出A、B两路正交脉冲(相位差90°),通过计数脉冲数计算位移,Z相每圈输出一个零位标志。旋转方向由A/B相序判断。

组成:光源、码盘、检测光栅、光敏元件

优点:结构简单、分辨率高、抗干扰强

缺点:掉电后位置丢失,依赖外部计数器

2、 绝对式编码器

码盘有多圈同心码道(如8–16位),每位置对应唯一二进制或格雷码输出,无需参考点。

优势:直接输出绝对位置,无累积误差,断电不丢失

编码方式:常用格雷码避免多位跳变误码

限制:成本高,高速响应受限

选型建议

霍尔传感器:适用于成本敏感、中等精度的BLDC应用,如风机、泵类,接口简单,抗污染能力强。

增量编码器:适合需速度反馈的闭环控制,配合索引脉冲实现位置复位。

绝对编码器:用于高精度定位系统,如机器人关节、CNC,避免启动寻零过程。

在实际设计中,应根据系统精度、成本、环境及可靠性需求综合选择传感方案。

如需选型指导、样片测试、采购、BOM配单等需求,请加客服微信:13310830171。

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