El SoC de control de motor agrega un núcleo MCU para mejorar la flexibilidad del diseño

La eficiencia de conversión de energía siempre ha jugado un papel importante en el diseño de la electrónica y, en el caso de los motores eléctricos, la conversión se realiza dos veces:primero para crear la electricidad necesaria para controlar el motor y luego para convertir la electricidad en una fuerza motriz. La eliminación del ruido producido por los motores es uno de los problemas más comunes que enfrentan los diseñadores de electrónica en este tipo de aplicaciones.

Los fabricantes tienden cada vez más a considerar la unidad de control del motor real como un bloque funcional básico en lugar de una característica diversificadora del producto final; esto es particularmente evidente cuando se consideran sistemas auxiliares como bombas de drenaje de agua o ventiladores que normalmente se encuentran en los electrodomésticos. Infineon Technologies no solo ofrece una amplia cartera de componentes discretos, sino que también proporciona soluciones integradas que simplifican las aplicaciones de inversores, minimizando los costos de I + D y la lista de materiales (BOM) para la cantidad total de componentes utilizados.

El nuevo IMC300, por ejemplo, combina el motor iMOTION Motion Control Engine (MCE) con un microcontrolador adicional basado en el núcleo Arm® Cortex®-M0. El portafolio de IMC300 apunta a variadores de velocidad que requieren una alta flexibilidad de aplicación.

CONTROLADORES

El control de la velocidad y la dirección de un motor presupone el modo de funcionamiento del motor en uso y requiere diferentes técnicas y circuitos según el tipo de motor y los diferentes requisitos de la aplicación. La finalidad de un controlador de motor es poder actuar manual o automáticamente sobre el motor eléctrico (arranque-parada, avance-inversión, velocidad, torsión y protección contra sobrecargas de tensión). El control de motores eléctricos requiere circuitos electrónicos, que hasta hace unos años se hacían con componentes discretos debido a los voltajes y corrientes involucrados. En la actualidad, el control de motores está a la vanguardia de las actividades de investigación y desarrollo para lograr soluciones microelectrónicas eficientes en dos niveles:el software computacional y la electrónica de potencia.

TECNOLOGÍA iMOTION

iMOTION identifica una familia de productos que integran un algoritmo de control de motor listo y certificado con el hardware para un uso productivo, con corrección del factor de potencia (PFC) disponible como una opción. En las soluciones de electrónica de potencia para el control de motores, es necesario garantizar la flexibilidad y la adaptabilidad a la aplicación de destino del cliente, que a menudo va mucho más allá de la configuración del motor en cuestión ( Figura 1 ).

Figura 1 : iMOTION impulsa la integración en el control de motores. (Imagen:Infineon Technologies)

Los CI iMOTION integran todas las funciones de interfaz analógica y de control necesarias para el control del motor de control orientado al campo del sensor (FOC) mediante mediciones de corriente en derivación de CC o conexión de CC. Además, cuentan con el algoritmo patentado de Infineon, que elimina la codificación de software del proceso de desarrollo del algoritmo de control del motor.

Las soluciones iMOTION encajan en electrodomésticos y unidades pequeñas como ventiladores. Las soluciones combinan dispositivos de controlador, SmartDrive y SmartIPM.

El dispositivo SmartDrive está integrado con el controlador de puerta (se pueden usar MOSFET o IGBT). El nivel de integración más alto se logra en la familia SmartIPM, que combina el MCE con el controlador de puerta y un puente completo trifásico, lo que da como resultado un sistema de inversor completo en un pequeño paquete PQFN.

Con el objetivo de regular los sistemas de control de motores de velocidad variable, los circuitos integrados de la familia iMOTION IMC300 de Infineon integran un microcontrolador adicional programable por el usuario ( Figura 2 ). El controlador de doble núcleo integra el hardware, el software y el programa de usuario necesarios para regular un motor síncrono de imanes permanentes (PMSM). Permite un sistema de control de motor altamente flexible al menor costo de sistema y desarrollo.

Figura 2 : iMOTION Motion Control Engine más diagrama y características de ARM Cortex-M0 (Imagen:Infineon Technologies)

Las características de protección del IMC300 incluyen subtensión / sobretensión, sobrecorriente, sobretemperatura, apagado de la compuerta del motor, bloqueo del rotor, informe de fallas, tiempo muerto mínimo y disparo directo. Las funciones de control incluyen s FOC inusoidal, sensor / sin sensor, modulación trifásica o bifásica, debilitamiento de campo, frenado vectorial cero, PFC integrado y bootstrap integrado.

El IMC300 y su predecesor, el IMC100 comparten la misma implementación de MCE 2.0, proporcionando una solución lista para usar con control PFC, múltiples funciones de protección y un motor de secuencias de comandos.

Al aplicar MCE para el control de motores, los clientes pueden centrarse en la aplicación del sistema, que funciona de forma completamente independiente en el microcontrolador Arm integrado. Esa MCU ofrece un conjunto flexible de periféricos y puede servir para una multitud de propósitos, como funciones del sistema, comunicación específica o monitoreo de unidades ( Figura 3 ).

Figura 3 : Aplicación de circuito IMC300 (Imagen:Infineon Technologies)

“La idea principal detrás de esto es facilitar que el cliente encienda el motor”, dijo Ingo Skuras, gerente de marketing de producto para iMOTION en Infineon Technologies. “Hemos visto una tendencia desde hace algunos años hacia el control electrónico de la mayoría de los motores, no solo encendidos o apagados, sino también en accionamientos de velocidad variable, como se les llama. Y tenemos soluciones para eso, que básicamente el cliente puede usar sin ninguna programación:simplemente configúrelas para los usos respectivos del motor, y luego está funcionando. Por lo general, se tarda entre media hora y una hora en lograrlo ".

El MCE integra todos los componentes de hardware y software necesarios, así como todas las funciones de protección necesarias, lo que da como resultado una lista de materiales reducida. Sufre continuas mejoras; normalmente se lanzan dos versiones por año.

Un algoritmo de control de motor que transfiere más inteligencia a periféricos como convertidores A / D o temporizadores reduce la carga en el núcleo de la CPU. Con soluciones que incluyen pequeños controladores que integran arquitecturas modernas de 32 bits, esta capacidad de CPU liberada está disponible para el diseñador de aplicaciones.

Los controladores iMOTION implementan un algoritmo que es adecuado para su uso en entornos de producción y también es compatible con los requisitos de seguridad funcional para los electrodomésticos, lo que permite diseños que se ajustan a los estándares requeridos en esos mercados.

Los dispositivos IMC300 están precertificados para aplicaciones que requieren seguridad funcional de acuerdo con UL / IEC 60730 (Clase B).