MLX90381 возвращает sin/cos в FOC из корпуса 2.0×2.5 мм
Классический resolver обычно занимает заметное место рядом с мотором: обмотки, железо, возбуждение, преобразователь resolver-to-digital. MLX90381 упаковывает похожий по смыслу интерфейс в кристалл размером 2.0×2.5×1.0 мм. Он измеряет магнитное поле по трём осям Hall-элементами, выбирает одну из пар X/Y, X/Z или Y/Z и выводит две аналоговые волны OUT1 и OUT2. Для преднастроенных вариантов это COS и SIN угла.
Угол как аналоговый тракт
Именно эта пара волн делает компонент интереснее обычного магнитного энкодера с SPI. Два канала можно завести на синхронно запускаемые АЦП STM32G4 или другого MCU, самому вычислить atan2 через CORDIC, отследить перекос амплитуд, сдвиг фаз, насыщение поля и обрыв канала. В контуре FOC угол ротора перестаёт быть непрозрачным числом из датчика: вся цепочка от магнитного поля до преобразования Парка остаётся доступной для измерения и компенсации.
Геометрия тоже освобождает механику. Пара X/Y подходит для привычного измерения с торца вала, а X/Z или Y/Z позволяют читать угол сбоку либо рядом с магнитным кольцом. Это полезно для двигателей со сквозным валом, компактных тормозных и рулевых приводов, робототехнических актуаторов, где торец вала уже занят подшипником, редуктором или механической передачей.
Микросекунды не равны задержке контура
Цифра 2 µs требует аккуратного прочтения. Это период обновления выходов, причём две компоненты считываются последовательно, по 1 µs каждая. Типовая задержка отслеживания от изменения поля до обоих выходов составляет 5 µs при FILT=0, 7 µs при FILT=2 и 37 µs при FILT=31. К ней в готовом приводе добавятся апертура АЦП, atan2, фильтрация, расчёт тока и задержка ШИМ. При 3000 механических rpm и 14 парах полюсов электрический период равен примерно 1.43 ms: один интервал обновления занимает около 0.5° электрических, а 5 µs задержки датчика — около 1.3°. Это уже величины, которые стоит закладывать в фазовую компенсацию, а не прятать за словом «быстрый».
Melexis заявляет работу свыше 50 000 e-rpm на Hall-пластинах. Буква e здесь решающая: речь об электрических оборотах поля, а механическая скорость зависит от числа пар полюсов. Для мотора с 14 парами полюсов это соответствует примерно 3571 механическим rpm. Сценарий 20 000 механических rpm дал бы 280 000 e-rpm и этой характеристикой не покрывается.
Скорость поля и скорость вала
Новая 5-V версия BAA пока обозначена в даташите как Development version, хотя образцы и оценочные платы уже доступны. Независимых осциллограмм угловой ошибки, шума и поведения MLX90381 5V в замкнутом FOC-контуре пока нет. Поэтому датчик нельзя объявлять готовой заменой resolver в конкретном приводе. Но сама идея красива и очень полезна: микросхема возвращает в маленький BLDC аналоговый сигнал, с которым можно спорить, измерять его и строить собственный тракт положения.