تتضح فوائد محركات DC (BLDC) التي لا تحتوي على فرش ، ويتم استخدامها في العديد من التطبيقات داخل المركبات وفي أي مكان آخر. ومع ذلك ، في حين أنها أكثر قوة وأخف وزناً وأكثر كفاءة ، فإنها تظل أكثر تكلفة وتتطلب تحكمًا أكثر تعقيدًا من محركات التيار المستمر المصقولة. هذا يعني أنه يجب مراعاة نوع المحرك الأكثر ملاءمة لكل تطبيق داخل السيارة. بشكل عام ، كلما قل استخدام المحرك أثناء الرحلة ، زادت فائدة استخدام محرك DC مصقول.
الشكل 1: هناك العديد من التطبيقات للمحركات في السيارات الحديثة
في العديد من تطبيقات المحركات ، يتلقى المتحكم الدقيق (MCU) داخل وحدة التحكم الإلكترونية مدخلات التحكم عبر CAN أو LIN. يتم تحويل هذه الإشارات إلى إشارات تحكم بمحرك معدل عرض النبضة (PWM) وتستخدم للتحكم في مفاتيح الطاقة (عادةً الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة الأجهزة) التي تقود المحرك باستخدام محرك البوابة لزيادة الطاقة. يتم تكوين الدوائر MOSFET كجسر H يسمح للمحرك بالدوران في كلا الاتجاهين ومع إشارات PWM ، والتحكم في سرعة الدوار.
مع الحاجة إلى تصميمات مدمجة وموثوقة ، يلزم اتباع نهج متكاملة. يعد تكامل MCU ومرحلة ما قبل التشغيل أحد الخيارات على الرغم من اختبار برنامج MCU الخاص بـ MCU والموافقة على سلامته ، وبالتالي فإن الحاجة إلى منفذ وإعادة اعتماد البرنامج تمنع هذا النهج.
البديل هو استخدام محرك التحكم في المحرك (MCD) الذي يدمج السائق المسبق مع جسر H. يوفر هذا درجة عالية من التكامل بينما يترك للمصممين حرية اختيار MCU والبرامج المرتبطة.
تعتمد أجهزة TB9053FTG وTB9054FTG التي طرحتها شركة Toshiba مؤخرًا على تراث في مجال إلكترونيات السيارات منذ السبعينيات. تستخدم محركات المحركات DC ثنائية القناة هذه BiCD القوية التكنلوجيا، والجمع بين أفضل ميزات القطبين، CMOS وDMOS. يدمج كل جهاز جسرين H من محولات DMOS ذات القناة N، وبرامج التشغيل المسبقة، والعديد من ميزات التشخيص والتحكم التي تسمح لمصنعي المعدات الأصلية للسيارات بتحديد موقع مصدر الأعطال الوظيفية بسرعة.
يمكن أن تعمل الأجهزة في الوضع الصغير ، حيث تدعم زوجًا من محركات 5 أمبير ، أو الوضع الكبير ، باستخدام قناتين متوازيتين للتحكم في محرك 10 أمبير. توفر عملية BiCD من Toshiba مقاومة منخفضة للمسار تبلغ 290 متر مكعب فقط ، وبالتالي تقلل من توليد الحرارة واحتياجات الإدارة الحرارية. يؤدي دمج المكثفات لمضخات الشحن المسبق إلى تقليل عدد المكونات الخارجية والمساحة. يسمح التصميم المتقدم باستخدام دورات عمل تصل إلى 100٪.
 |
| الشكل 2: يمكن أن يوفر TB905xFTG ما يصل إلى 5 أمبير لكل قناة لمحركين في الوضع الصغير ، أو ما يصل إلى 10 أمبير في الوضع الكبير لمحرك واحد. |
تحتوي الجسور الأربعة المدمجة على مدخلات PWM فردية يمكن تشغيلها بسرعات من 1 كيلو هرتز إلى 20 كيلو هرتز. للتشغيل الآمن ، يتم التعامل مع إدخال الوقت المحدد داخل أجهزة الجهاز ، بينما تدعم المسامير الأخرى تكوين الجهاز وتمكينه / تعطيله.
توفر واجهة SPI المدمجة خيارات تكوين متعددة وإمكانية الوصول إلى البيانات التشخيصية ، فضلاً عن السماح بالتسلسل المتسلسل متعدد الأجهزة للتحكم في العديد من المحركات. يمكن ضبط عتبة زيادة التيار بين 4.6 أمبير و 6.5 أمبير في الوضع الصغير أو 9.2 أمبير و 13.0 في الوضع الكبير.
يمكن تشغيل محرك المحرك فقط عبر SPI باستخدام مذبذب مدمج 16 ميجا هرتز ووحدة تحكم PWM ، وبالتالي تقليل عدد الإشارات المطلوبة من MCU. يوفر خرج ساعة MCU الفردي القاعدة الزمنية ، وإذا فشل ذلك ، يمكن للمذبذب الداخلي أن يوفر قدرة "ليرج المنزل".
 |
| الشكل 3: يمكن أن يؤدي استخدام واجهة SPI إلى تقليل عدد دبابيس MCU المطلوبة |
نظرًا لوجود تيارات كبيرة للمحرك ، فإن تلبية متطلبات التوافق الكهرومغناطيسي (EMC) يمثل تحديًا ، لذلك يوفر TB905xFTG سبعة معدلات كبيرة (1.09 إلى 26.25 فولت / µs) للمساعدة في ذلك. انخفاض المقاومة يقلل من توليد الحرارة. يتم تبديد أي حرارة متولدة بسرعة عبر العبوة المحسنة حرارياً الخاصة بـ TB9053FTG حيث يحقق المشتت الحراري المدمج مقاومة حرارية تبلغ 0.67 درجة مئوية / واط فقط مما يعني أن ثنائي الفينيل متعدد الكلور يمكنه توفير التبريد المطلوب في تصميمات معينة. يوجد TB9054FTG في حزمة VQFN بمساحة 6 مم مربع مع ميل مسنن 0.5 مم وجوانب قابلة للبلل ، مما يجعل هذا الجهاز AEC-Q100 مثاليًا للفحص البصري الآلي (AOI) ، كما تفضله صناعة السيارات.
نبذة عامة
بينما تستخدم العديد من التطبيقات الآن BLDCs ، سيستمر عدد من تطبيقات السيارات في استخدام محركات DC المصقولة لتعقيد التصميم ولأسباب تتعلق بالتكلفة. يستخدم TB905xFTG من Toshiba عملية BiCD متقدمة لتقديم تحكم محرك متكامل للغاية وقابل للتكوين وفعال. تلبي الأجهزة متطلبات الفحص الصارمة لجودة السيارات مع الاحتفاظ بوحدات MCU الحالية والبرامج المعتمدة التي تنفذها.