IMC300 SoC de Infineon integra MCU ARM Cortex-M0 para control de motor flexible

La eficiencia de conversión energética sigue siendo piedra angular del diseño electrónico moderno. En sistemas de motor eléctrico esta eficiencia se ve desafiada dos veces: primero, energía eléctrica debe generarse para alimentar el controlador; segundo, debe transformarse en par mecánico. Eliminar ruido relacionado con motor es uno de los obstáculos más frecuentes que enfrentan ingenieros.

Hoy, fabricantes tratan la unidad de control de motor como bloque funcional central en lugar de add-on opcional. Esta tendencia es evidente en sistemas auxiliares como bombas de drenaje de agua o ventiladores en electrodomésticos. Infineon Technologies provee amplio portafolio de partes discretas y soluciones integradas que agilizan aplicaciones de inversor, recortando costos R&D y complejidad BOM.

El nuevo IMC300 combina el iMOTION Motion Control Engine (MCE) de Infineon con un microcontrolador ARM® Cortex-M0, entregando solución de drive de velocidad variable flexible que se adapta a diversas aplicaciones.

CONTROLADORES

Controlar velocidad y dirección de un motor requiere entender el tipo de motor y su modo de operación. El controlador de motor debe gestionar arranque-paro, cambios de dirección, regulación de velocidad, par, y protección contra sobrevoltaje. Históricamente, tal control dependía de componentes discretos debido a altos voltajes y corrientes. El control moderno de motores se enfoca en soluciones microelectrónicas eficientes, combinando algoritmos de software avanzados con hardware de electrónica de potencia.

TECNOLOGÍA iMOTION

iMOTION representa la familia de productos de Infineon que embeyen un algoritmo de control de motor certificado dentro del hardware, opcionalmente incluyendo corrección de factor de potencia (PFC). Estas soluciones entregan la flexibilidad necesaria para aplicaciones cliente-específicas que a menudo extienden más allá de simple configuración de motor (ver Figura 1).

Figura 1: Integración iMOTION en control de motor. (Imagen: Infineon Technologies)

Los ICs iMOTION integran todas las funciones de control e interfaz analógica requeridas para control orientado al campo (FOC) usando medición de corriente DC shunt o conexión DC. El algoritmo patentado de Infineon elimina la necesidad de codificación custom de control de motor.

Estas soluciones son ideales para electrodomésticos y drives pequeños como ventiladores, combinando controlador, SmartDrive, y dispositivos SmartIPM.

El dispositivo SmartDrive integra el gate driver (MOSFETs o IGBTs), mientras que la familia SmartIPM alcanza el más alto nivel de integración acoplando el MCE, gate driver, y un puente completo trifásico en un solo paquete PQFN compacto.

Dirigido a sistemas de control de motor de velocidad variable, la familia IMC300 incorpora un microcontrolador programable por usuario (ver Figura 2). La arquitectura dual-core fusiona hardware, firmware y código de usuario necesarios para controlar un motor síncrono de imán permanente (PMSM) con costo mínimo de sistema y desarrollo.

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

Características de protección del IMC300 incluyen bajo/sobre-voltaje, sobre-corriente, sobre-temperatura, motor gate-kill, rotor lock, reporte de fallos, dead time mínimo, y shoot-through. Capacidades de control comprenden FOC sinusoidal, operación sensored/sensorless, modulación tres o dos fases, field weakening, frenado vector cero, PFC integrado, y soporte bootstrap.

El IMC300 y su predecesor, el IMC100, comparten el mismo núcleo MCE 2.0, ofreciendo solución lista para usar con control PFC, protección extensiva, y motor de scripting.

Aprovechando el MCE para control de motor, clientes pueden enfocarse en lógica de aplicación, que opera independientemente del microcontrolador ARM built-in. Este MCU ofrece un set versátil de periféricos para funciones de sistema, comunicación custom, o monitoreo de drive (ver Figura 3).

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

"El objetivo es hacer control de motor llave en mano para clientes", dice Ingo Skuras, Product Marketing Manager para iMOTION en Infineon Technologies. "Vemos un claro giro hacia drives electrónicos de velocidad variable. Nuestras soluciones permiten a usuarios configurar y desplegar sin programar —típicamente dentro de 30 minutos a una hora."

El MCE encapsula todo hardware, software y funciones de protección requeridas, reduciendo BOM. Se refina continuamente, con dos nuevas versiones lanzadas cada año.

Embeber algoritmos avanzados en periféricos como ADCs o timers aligera carga de CPU. Cuando se empareja con un pequeño controlador de 32 bits, la capacidad de CPU liberada puede dedicarse a tareas aplicación-específicas.

Controladores iMOTION están diseñados para entornos de producción y cumplen requisitos de seguridad funcional para electrodomésticos, habilitando diseños conformes across mercados.

Dispositivos IMC300 están pre-certificados para seguridad funcional bajo UL/IEC 60730 Clase B.