SoC kontrol motor menambahkan inti MCU untuk meningkatkan fleksibilitas desain
Efisiensi konversi energi selalu memainkan peran penting dalam desain elektronik, dan dalam kasus motor listrik, konversi terjadi dua kali:pertama untuk menciptakan listrik yang dibutuhkan untuk mengendalikan motor dan kemudian mengubah listrik menjadi tenaga penggerak. Penghapusan kebisingan yang dihasilkan oleh motor adalah salah satu masalah paling umum yang dihadapi desainer elektronik dalam jenis aplikasi ini.
Pabrikan semakin cenderung mempertimbangkan unit kontrol motor yang sebenarnya sebagai blok fungsional dasar daripada fitur diversifikasi produk akhir; ini terutama terlihat ketika mempertimbangkan sistem tambahan seperti pompa drainase air atau kipas yang biasanya ditemukan pada peralatan rumah tangga. Infineon Technologies tidak hanya menawarkan portofolio luas komponen terpisah tetapi juga menyediakan solusi terintegrasi yang menyederhanakan aplikasi inverter, meminimalkan biaya R&D dan tagihan bahan (BOM) untuk jumlah total komponen yang digunakan.
IMC300 baru, misalnya, menggabungkan motor iMOTION Motion Control Engine (MCE) dengan mikrokontroler tambahan berdasarkan inti Arm® Cortex®-M0. Portofolio IMC300 menargetkan drive berkecepatan variabel yang membutuhkan fleksibilitas aplikasi tinggi.
CONTROLLER
Mengontrol kecepatan dan arah motor mengandaikan mode operasi motor yang digunakan dan memerlukan teknik dan sirkuit yang berbeda tergantung pada jenis motor dan persyaratan aplikasi yang berbeda. Tujuan dari pengontrol motor adalah untuk dapat bekerja secara manual atau otomatis pada motor listrik (start-stop, advance-inversion, kecepatan, torsi, dan perlindungan terhadap tegangan lebih). Kontrol motor listrik memerlukan sirkuit elektronik, yang sampai beberapa tahun yang lalu dibuat dengan komponen diskrit karena tegangan dan arus yang terlibat. Kontrol engine saat ini berada di garis depan kegiatan penelitian dan pengembangan untuk mencapai solusi mikroelektronika yang efisien di dua tingkat:perangkat lunak komputasi dan elektronika daya.
TEKNOLOGI iMOTION
iMOTION mengidentifikasi rangkaian produk yang mengintegrasikan algoritme kontrol motor yang siap dan bersertifikat dengan perangkat keras untuk penggunaan yang produktif, dengan koreksi faktor daya (PFC) yang tersedia sebagai opsi. Dalam solusi elektronika daya untuk kontrol motor, perlu untuk memastikan fleksibilitas dan kemampuan beradaptasi dengan aplikasi target pelanggan, yang sering kali melampaui konfigurasi motor yang sedang dipertimbangkan (Gambar 1 ).
Gambar 1 : iMOTION mendorong integrasi dalam kontrol motor. (Gambar:Teknologi Infineon)
IC iMOTION mengintegrasikan semua kontrol dan fungsi antarmuka analog yang diperlukan untuk kontrol motor sensor-field-oriented control (FOC) menggunakan pengukuran arus DC shunt atau koneksi DC. Selain itu, mereka menampilkan algoritme yang dipatenkan Infineon, yang menghilangkan pengkodean perangkat lunak dari proses pengembangan algoritme kontrol motorik.
Solusi iMOTION cocok dengan peralatan rumah tangga dan drive kecil seperti kipas angin. Solusinya menggabungkan perangkat pengontrol, SmartDrive, dan SmartIPM.
Perangkat SmartDrive terintegrasi dengan driver gerbang (MOSFET atau IGBT dapat digunakan). Tingkat integrasi tertinggi dicapai dalam keluarga SmartIPM, yang menggabungkan MCE dengan driver gerbang dan jembatan penuh tiga fase, menghasilkan sistem inverter lengkap dalam satu paket PQFN kecil.
Menargetkan regulasi sistem kontrol motor dengan kecepatan variabel, IC dalam rangkaian iMOTION IMC300 Infineon mengintegrasikan mikrokontroler tambahan yang dapat diprogram pengguna (Gambar 2 ). Pengontrol inti ganda mengintegrasikan perangkat keras, perangkat lunak, dan program pengguna yang diperlukan untuk mengatur motor sinkron magnet permanen (PMSM). Ini memungkinkan sistem kontrol motor yang sangat fleksibel dengan sistem dan biaya pengembangan terendah.
Gambar 2 : iMOTION Motion Control Engine plus diagram dan fitur ARM Cortex-M0 (Gambar:Teknologi Infineon)
Fitur perlindungan IMC300 termasuk under/overvoltage, overcurrent, overtemperature, motor gate kill, rotor lock, fault reporting, minimum dead time, dan shoot-through. Fitur kontrol termasuk s FOC inusoidal, bersensor/tanpa sensor, modulasi tiga atau dua fase, pelemahan medan, pengereman vektor nol, PFC terintegrasi, dan bootstrap terintegrasi.
IMC300 dan pendahulunya, IMC100 berbagi implementasi yang sama dari MCE 2.0, menyediakan solusi siap pakai dengan kontrol PFC, beberapa fitur perlindungan, dan mesin skrip.
Dengan menerapkan MCE untuk kontrol motor, pelanggan dapat fokus pada aplikasi sistem, yang bekerja sepenuhnya secara independen pada mikrokontroler Arm bawaan. MCU tersebut menawarkan seperangkat periferal yang fleksibel dan dapat melayani banyak tujuan, seperti fungsi sistem, komunikasi khusus, atau pemantauan drive (Gambar 3 ).
Gambar 3 : Aplikasi sirkuit IMC300 (Gambar:Teknologi Infineon)
“Ide utama di balik ini untuk memudahkan pelanggan dalam memutar motor,” kata Ingo Skuras, manajer pemasaran produk iMOTION di Infineon Technologies. “Kami telah melihat tren selama beberapa tahun sekarang ke arah kontrol elektronik sebagian besar motor — tidak hanya hidup atau mati, tetapi penggerak kecepatan variabel, demikian sebutannya. Dan kami memiliki solusi untuk itu, yang pada dasarnya dapat digunakan oleh pelanggan tanpa pemrograman apa pun:Cukup konfigurasikan untuk penggunaan motor masing-masing, dan kemudian berjalan. Biasanya, dibutuhkan setengah jam hingga satu jam untuk mencapai ini.”
MCE mengintegrasikan semua komponen perangkat keras dan perangkat lunak yang diperlukan, serta semua fungsi perlindungan yang diperlukan, menghasilkan pengurangan BOM. Ini mengalami perbaikan terus-menerus; biasanya dua versi dirilis per tahun.
Algoritme kontrol motor yang mentransfer lebih banyak kecerdasan ke periferal seperti konverter A/D atau pengatur waktu mengurangi beban pada inti CPU. Dengan solusi yang menyertakan pengontrol kecil yang mengintegrasikan arsitektur 32-bit modern, kapasitas CPU yang dibebaskan ini tersedia bagi perancang aplikasi.
Kontroler iMOTION menerapkan algoritme yang sesuai untuk digunakan di lingkungan produksi dan juga mendukung persyaratan keselamatan fungsional untuk peralatan rumah tangga, memungkinkan desain yang sesuai dengan standar yang diperlukan di pasar tersebut.
Perangkat IMC300 telah disertifikasi sebelumnya untuk aplikasi yang membutuhkan keamanan fungsional menurut UL/IEC 60730 (Kelas B).
