O SoC de controle do motor adiciona núcleo MCU para aumentar a flexibilidade do projeto

A eficiência da conversão de energia sempre desempenhou um papel importante no design eletrônico e, no caso dos motores elétricos, a conversão ocorre duas vezes:primeiro para criar a eletricidade necessária para controlar o motor e, em seguida, para converter a eletricidade em uma força motriz. A eliminação do ruído produzido pelos motores é um dos problemas mais comuns que os projetistas de eletrônicos enfrentam neste tipo de aplicação.

Os fabricantes tendem cada vez mais a considerar a unidade de controle do motor real como um bloco funcional básico, em vez de uma característica diversificadora do produto final; isto é particularmente aparente quando se considera os sistemas auxiliares, como bombas de drenagem de água ou ventiladores normalmente encontrados em aparelhos domésticos. A Infineon Technologies não apenas oferece um amplo portfólio de componentes discretos, mas também fornece soluções integradas que simplificam as aplicações do inversor, minimizando os custos de P&D e a lista de materiais (BOM) para o número total de componentes usados.

O novo IMC300, por exemplo, combina o motor iMOTION Motion Control Engine (MCE) com um microcontrolador adicional baseado no núcleo Arm® Cortex®-M0. O portfólio IMC300 visa drives de velocidade variável que requerem alta flexibilidade de aplicação.

CONTROLADORES

Controlar a velocidade e direção de um motor pressupõe o modo de operação do motor em uso e requer diferentes técnicas e circuitos, dependendo do tipo de motor e dos diferentes requisitos de aplicação. O objetivo de um controlador de motor é ser capaz de atuar manual ou automaticamente no motor elétrico (partida-parada, avanço-inversão, velocidade, torção e proteção contra sobrecargas de tensão). O controle do motor elétrico requer circuitos eletrônicos, que até poucos anos atrás eram feitos com componentes discretos devido às tensões e correntes envolvidas. O controle do motor hoje está na vanguarda das atividades de pesquisa e desenvolvimento para alcançar soluções microeletrônicas eficientes em dois níveis:o software computacional e a eletrônica de potência.

TECNOLOGIA iMOTION

iMOTION identifica uma família de produtos que integram um algoritmo de controle de motor pronto e certificado com o hardware para uso produtivo, com correção do fator de potência (PFC) disponível como opcional. Em soluções de eletrônica de potência para controle de motor, é necessário garantir flexibilidade e adaptabilidade para a aplicação alvo do cliente, o que muitas vezes vai muito além da configuração do motor em consideração ( Figura 1 )

Figura 1 : iMOTION impulsiona a integração no controle do motor. (Imagem:Infineon Technologies)

Os ICs iMOTION integram todas as funções de controle e interface analógica necessárias para o controle do motor de controle orientado por sensor de campo (FOC) usando medições de corrente de derivação CC ou conexão CC. Além disso, eles apresentam o algoritmo patenteado da Infineon, que elimina a codificação de software do processo de desenvolvimento do algoritmo de controle do motor.

As soluções iMOTION cabem em eletrodomésticos e pequenas unidades, como ventiladores. As soluções combinam controladores, dispositivos SmartDrive e SmartIPM.

O dispositivo SmartDrive é integrado ao gate-driver (podem ser usados ​​MOSFETs ou IGBTs). O mais alto nível de integração é alcançado na família SmartIPM, que combina o MCE com o gate-driver e uma ponte completa trifásica, resultando em um sistema inversor completo em um pequeno pacote PQFN.

Visando a regulação de sistemas de controle de motor de velocidade variável, os ICs da família iMOTION IMC300 da Infineon integram um microcontrolador adicional programável pelo usuário ( Figura 2 ) O controlador dual-core integra o hardware, software e programa do usuário necessários para regular um motor síncrono de ímã permanente (PMSM). Ele permite um sistema de controle de motor altamente flexível com o menor custo de sistema e desenvolvimento.

Figura 2 : Motor de controle de movimento iMOTION mais diagrama e recursos ARM Cortex-M0 (Imagem:Infineon Technologies)

Os recursos de proteção do IMC300 incluem sub / sobretensão, sobrecorrente, sobretemperatura, bloqueio do motor, bloqueio do rotor, relatório de falha, tempo morto mínimo e disparo direto. Os recursos de controle incluem s FOC inusoidal, com sensor / sem sensor, modulação trifásica ou bifásica, enfraquecimento de campo, frenagem vetorial zero, PFC integrado e bootstrap integrado.

O IMC300 e seu predecessor, o IMC100, compartilham a mesma implementação do MCE 2.0, fornecendo uma solução pronta para uso com controle PFC, vários recursos de proteção e um mecanismo de script.

Ao aplicar o MCE para controle do motor, os clientes podem se concentrar no aplicativo do sistema, que funciona de forma totalmente independente no microcontrolador Arm integrado. Esse MCU oferece um conjunto flexível de periféricos e pode servir a uma infinidade de finalidades, como funções do sistema, comunicação específica ou monitoramento de unidade ( Figura 3 )

Figura 3 : Aplicação de circuito IMC300 (Imagem:Infineon Technologies)

“A ideia principal é tornar mais fácil para o cliente girar o motor”, disse Ingo Skuras, gerente de marketing de produto para iMOTION da Infineon Technologies. “Há alguns anos, vimos uma tendência em direção ao controle eletrônico da maioria dos motores - não apenas ligado ou desligado, mas acionadores de velocidade variável, como são chamados. E temos soluções para isso, que basicamente o cliente pode usar sem qualquer programação:basta configurá-los para os respectivos usos do motor e, em seguida, ele está funcionando. Normalmente, leva de meia hora a uma hora para fazer isso. ”

O MCE integra todos os componentes de hardware e software necessários, bem como todas as funções de proteção necessárias, resultando em um BOM reduzido. Ele passa por melhorias contínuas; normalmente duas versões são lançadas por ano.

Um algoritmo de controle do motor que transfere mais inteligência para periféricos, como conversores A / D ou temporizadores, reduz a carga no núcleo da CPU. Com soluções que incluem pequenos controladores que integram arquiteturas modernas de 32 bits, essa capacidade de CPU liberada é disponibilizada para o designer do aplicativo.

Os controladores iMOTION implementam um algoritmo que é adequado para uso em ambientes de produção e oferece suporte aos requisitos de segurança funcional para eletrodomésticos, permitindo projetos que estejam em conformidade com os padrões exigidos nesses mercados.

Os dispositivos IMC300 são pré-certificados para aplicações que requerem segurança funcional de acordo com UL / IEC 60730 (Classe B).