Texas Instruments（TI）は、コードフリー、センサーレス台形およびフィールド指向制御（FOC）を備えた業界初の70 WブラシレスDC（BLDC）モータードライバーを主張し、モーターシステムをより静かで小型にしながら、設計時間を短縮しました。 TIによると、このデバイスにより、エンジニアはBLDCモーターを10分未満で回転させることができ、家電製品などの産業システムや、人工呼吸器や持続的気道陽圧法（CPAP）マシンなどの医療アプリケーションを開発するエンジニアの設計に数か月かかることがなくなります。
モータードライバーは、統合されたリアルタイム制御と高い統合レベルのおかげで、ボードスペースを最大70％削減しながら、システムの応答時間を短縮します。
今日、世界で生成されるすべてのエネルギーの大部分がモーターによって使用されているため、モーターを静かにする必要性が高まっています。また、電力消費の多くがモーターだけであるという事実を考えると、エネルギー効率も重要であるとKannanSoundarapandian氏は述べています。 、テキサスインスツルメンツの副社長兼ゼネラルマネージャー、モータードライバー。
しかし、古いものから移行する場合には課題があります テクノロジー AC誘導モーターのようなものから、BLDCモーターのようなかなり新しい技術まで、エネルギー効率、音響性能、そして製品を迅速に市場に投入したいという設計者のニーズを満たしていると同氏は付け加えた。
今日起こっていることは、オープンコンセプトのフロアプランへの移行により、より静かなモーターの需要が高まったということです、とSoundarapandianは言いました。 オープンコンセプトのフロアプランでは、以前のような自然な遮音はもう存在しないと彼は言いました。
Soundarapandian氏によると、家の中のすべての電化製品には、おそらくXNUMXつまたはXNUMXつ以上のモーターが搭載されています。 「モーターによって生成されるノイズに効果的に対抗する方法があります。これは通常、XNUMXつのバケットに分類されます。アプライアンスに何らかの吸音システムを埋め込むことでノイズをブロックし、高調波修正などの音響心理学的洞察を適用してノイズを形成します。個人的には回避するのが好きです。そもそもノイズを発生させないことです。」
たとえば、掃除機は間違いなくフードプロセッサーと並んで最も高い騒音源の85つであり、平均騒音レベルは100〜XNUMX dBAであるため、多くの騒音が発生します。音響だけでなく、より大きな騒音が継続的に必要とされています。エネルギー効率、彼は付け加えました。
最近のエネルギー効率を達成する主な方法のXNUMXつは、AC誘導モーターのような古い技術からブラシレスDCモーターに移行することです。 「しかし、BLDCモーターは駆動がより困難です。 それらはより複雑です。 外部からのより良い転流と制御が必要であり、基本的に設計サイクル時間が長くなり、電子部品が多いためボードサイズが大きくなり、全体としてシステムコスト自体が増加するため、これらを実現するためのXNUMXつの主要な課題があります。効率が向上します。」
Soundarapandian氏によると、モータードライバーは市場のニーズを満たすために進化しており、新しいTI BLDCモータードライバーは、BLDCモーター設計のXNUMXつの課題、つまり設計サイクル時間の増加、ボードスペースの増加、システムコストの増加に対応しています。
これらのXNUMXつのデバイス– XNUMXつはFOCまたはフィールド指向制御と呼ばれる整流方式に基づいており、もうXNUMXつは台形制御と呼ばれる古いバージョンの整流に基づいているとSoundarapandian氏は述べています。
クリックすると大きな画像が表示されます。 （出典：Texas Instruments）
新しいポートフォリオの最大の利点の10つは、リアルタイム制御と動的機能により、チューニング時間を数週間からXNUMX分未満に短縮し、システム速度の応答を高速化できることです。 また、モーターパラメータを自己抽出し、電流制御ループを自動調整する機能も、設計時間の短縮に貢献しています。
「音響性能の観点から、これには多くの機能が組み込まれています。 自動デッドタイム補償や基本的にFOC自体のようないくつかのことについて話している」と彼は言った。 「このモーターの整流方法と制御方法は、ラボで実際にノイズを大幅に削減できることを示しています。 この特定の例では、最も静かなラップトップの2つで16dBAについて話しています。 過度の調整を行わないラボ環境でも、これらのモーターはすでに約20〜50％低い速度で稼働していますが、ラボにはそれをXNUMX％以上に下げることができるIPがあります。」
同時に、ソリューションの合計サイズを最大70％小さく実装できると彼は付け加えました。
「MCF8316に組み込まれている統合のレベル、組み込みのインテリジェンス、診断、および堅牢性の機能。このレベルの統合により、この種のサイズを改善できます。」
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MCF8316AおよびMCT8316Aモータードライバー
MCF8316Aセンサーレス台形制御モータードライバーとMCT8316AセンサーレスFOCモータードライバーは、XNUMXつのゲートドライバーとXNUMXつのハイサイドおよびローサイドを統合します MOSFET TI によれば、これらはそれぞれ 50 mΩ のオン状態抵抗 (RDS(on)) を持ち、70 および 8 V システムで最大 12 W の電力と 24 A のピーク電流を可能にする初の BLDC モーター ドライバーです。 その他の統合コンポーネントには、低ドロップアウトが含まれます。 レギュレーター、DC/DC降圧レギュレータ、および電流検出アンプを搭載し、18個もの個別の集積回路を削減します。
MCT8316Aモータードライバーは、3.5 kHzの最大モーター電気速度に達することができます。これは、他のコードフリーのセンサーレスモータードライバーよりも高速であり、高速で正確なモーター制御を必要とするロボット掃除機などのアプリケーションに適しています。
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TIはまた、両方のデバイスがモーターを積極的に減速するための迅速で制御された方法を提供する業界初であり、エンジニアが従来のモーター制御技術よりも50％速くモーターを停止できると主張しています。 また、エネルギーをレールにポンプで戻すことなくモーターを停止できるため、システムが損傷するのを防ぎます。
「従来の制御技術よりも一般に約50％速い、非常に制御された減速を行うための非常に高度な技術が組み込まれています。これは、今後の設計者にとって非常に役立つものになると考えています」とSoundarapandian氏は述べています。
Soundarapandianによると、MCF8316AおよびMCT8316A BLDCモータードライバーには、モーター制御ソフトウェアを開発および認定する必要がない独自の整流制御アルゴリズムのセットが含まれているため、数か月の設計時間が不要になります。 アルゴリズムと高度な統合を組み合わせることで、これらのモータードライバーは、モーター障害検出などの重要な機能を管理し、保護メカニズムを実装してシステムの信頼性を高めることができます。
さらに、モータードライバーはセンサーレステクノロジーを使用してローターの位置を決定します。これにより、外部ホールセンサーが不要になり、最終的にシステムコストが削減され、信頼性がさらに向上します。
Soundarapandianが指摘しているように、MCF8316Aモータードライバーはモーターパラメーターをインテリジェントにまたは自己抽出し、設計者がモーターをすばやく調整できるようにします。 また、モーター製造のバリエーションに関係なく、一貫したシステムパフォーマンスを提供するのに役立ちます。 さらに、設計者はXNUMXつのハードウェアピンのみを使用してモーターを調整でき、マイクロコントローラーインターフェイスの必要性を排除することでシステムを簡素化します。
両方のBLDCモータードライバーは、空気清浄機、冷蔵庫、洗濯機、ファンなどのアプリケーションで音響性能を向上させるための高度なリアルタイム制御機能を提供します。 MCF8316Aには、電流歪みを補正してエンジニアがモーターの音響性能を最適化できるようにする正確な自動デッドタイム補正技術と、設計者がモーターノイズを低減するために使用できる可変台形制御技術が含まれています。
MCF8316AおよびMCT8316Aの試作バージョンは、TI.comでのみ、40ピン、5×mmのクワッドフラットノーリードパッケージで入手できます。 価格は1.75個で1,000ドルから始まります。 TIは、同社のTI Live！でMCF8316AとMCT8316Aのデモを行います。 Tech Exchange仮想イベント、27年29月2021〜XNUMX日。
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