텍사스 인스트루먼트(TI)는 코드 프리, 센서리스 사다리꼴 및 필드 지향 제어(FOC)를 갖춘 업계 최초의 70W 브러시리스 DC(BLDC) 모터 드라이버를 주장하여 모터 시스템을 더 조용하고 더 작게 만드는 동시에 설계 시간을 단축합니다. 이 장치를 사용하면 엔지니어가 BLDC 모터를 10분 이내에 회전할 수 있으므로 가전제품과 같은 산업 시스템 및 인공호흡기 및 CPAP(continuous positive airway pressure) 기계와 같은 의료 애플리케이션을 개발하는 엔지니어의 설계 시간을 몇 개월 단축할 수 있다고 TI는 말했습니다.
모터 드라이버는 통합된 실시간 제어 및 높은 통합 수준 덕분에 보드 공간을 70%까지 줄이는 동시에 시스템 응답 시간을 단축합니다.
Kannan Soundarapandian은 오늘날 전 세계에서 생성되는 모든 에너지의 상당 부분이 모터에서 사용되기 때문에 모터를 더 조용하게 만드는 것이 점점 더 필요해지고 있으며 전력 소비의 대부분이 모터에 불과하다는 사실을 감안할 때 에너지 효율성도 핵심이라고 말했습니다. , 텍사스 인스트루먼트 모터 드라이버 부사장 겸 총괄 책임자.
하지만 이전 버전에서 전환할 때 어려움이 있습니다. technology AC 유도 모터와 같은 BLDC 모터와 같은 상당히 새로운 기술에 이르기까지 에너지 효율성, 음향 성능을 달성해야 하는 요구 사항 및 제품을 시장에 신속하게 출시해야 하는 설계자의 요구 사항을 충족한다고 덧붙였습니다.
오늘날 일어나고 있는 것은 개방형 개념 평면도로의 이동으로 인해 더 조용한 모터에 대한 수요가 증가했다고 Soundarapandian이 말했습니다. 오픈 컨셉의 평면도를 통해 기존의 자연스러운 차음성은 더 이상 존재하지 않게 됐다”고 말했다.
집에 있는 모든 가전제품에는 모터가 한 개 또는 두 개 이상 있을 수 있다고 Soundarapandian은 말했습니다. "모터에서 발생하는 소음을 효과적으로 방지할 수 있는 방법이 있습니다. 일반적으로 XNUMX가지 버킷으로 나뉩니다. 가전 제품에 일종의 흡음 시스템을 내장하여 소음을 차단하고, 고조파 수정과 같은 심리 음향학적 통찰력을 적용하여 소음을 형성하고, 개인적으로 가장 좋아하는 방법은 소음을 피하는 것입니다. 처음부터 소음을 발생시키지 않음으로써 가능합니다."
예를 들어 진공 청소기는 평균 소음 수준이 85~100dBA인 푸드 프로세서와 함께 틀림없이 가장 높은 소음원 중 하나이므로 많은 소음을 냅니다. 그는 에너지 효율성을 덧붙였다.
오늘날 에너지 효율성을 달성하는 주요 방법 중 하나는 AC 유도 모터와 같은 오래된 기술에서 브러시리스 DC 모터로 전환하는 것이라고 그는 말했습니다. “하지만 BLDC 모터는 구동하기가 더 어렵습니다. 그것들은 더 복잡합니다. 더 나은 정류 및 외부 제어가 필요하며 기본적으로 설계 주기 시간이 증가하고 전자 부품이 더 많기 때문에 보드 크기가 증가하며 전반적으로 시스템 비용 자체가 증가하므로 다음과 같은 세 가지 주요 과제를 달성해야 합니다. 효율성 증가."
Soundarapandian은 모터 드라이버가 시장 요구를 충족하기 위해 진화하고 있으며 새로운 TI BLDC 모터 드라이버는 BLDC 모터 설계의 세 가지 과제인 설계 주기 시간 증가, 보드 공간 증가, 시스템 비용 증가를 해결한다고 말했습니다.
이 두 장치 중 하나는 FOC 또는 필드 지향 제어라고 하는 정류 방식을 기반으로 하고 다른 하나는 사다리꼴 제어라고 하는 이전 버전의 정류를 기반으로 한다고 Soundarapandian은 말했습니다.
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새로운 포트폴리오의 가장 큰 이점 중 하나는 실시간 제어 및 동적 기능을 통해 튜닝 시간을 몇 주에서 10분 미만으로 줄여 더 빠른 시스템 속도 응답으로 변환한다는 것입니다. 또한 가속된 설계 시간에 기여하는 것은 모터 매개변수를 자체 추출하고 전류 제어 루프를 자동 조정하는 기능입니다.
“어쿠스틱 성능의 관점에서 볼 때 우리는 여기에 많은 기능을 내장하고 있습니다. 나는 자동 데드 타임 보상과 근본적으로 FOC 자체와 같은 몇 가지에 대해 이야기하고 있습니다.”라고 그는 말했습니다. “우리가 이 모터를 정류하는 방식과 우리가 모터를 제어하는 방식은 우리가 실제로 소음을 크게 줄일 수 있다는 것을 실험실에서 보여주었습니다. 이 특정 예에서 우리는 가장 조용한 노트북 중 하나에서 2dBA에 대해 이야기하고 있습니다. 과도한 튜닝이 없는 실험실 환경에서도 이 모터는 이미 약 16~20% 더 낮은 온도에서 실행되고 있지만 실험실에는 이를 50% 또는 그 이상까지 낮출 수 있는 IP가 있습니다."
동시에 전체 솔루션 크기를 최대 70% 작게 구현할 수 있다고 덧붙였다.
"MCF8316에 포함된 통합 수준, 내장된 인텔리전스, 진단 및 견고성 기능, 이러한 수준의 통합을 통해 이러한 종류의 크기 개선을 얻을 수 있습니다."
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MCF8316A 및 MCT8316A 모터 드라이버
MCF8316A 센서리스 사다리꼴 제어 모터 드라이버와 MCT8316A 센서리스 FOC 모터 드라이버는 XNUMX개의 게이트 드라이버와 XNUMX개의 하이사이드 및 로우사이드를 통합합니다. MOSFET TI에 따르면 각각 50mΩ의 온 상태 저항(RDS(on))을 갖추고 있어 70V 및 8V 시스템에 대해 12A의 피크 전류로 최대 24W의 전력을 지원하는 최초의 BLDC 모터 드라이버가 됩니다. 기타 통합 구성요소에는 저드롭아웃이 포함됩니다. 조정기, DC/DC 강압 조정기 및 전류 감지 증폭기를 포함하므로 최대 18개의 개별 집적 회로가 제거됩니다.
MCT8316A 모터 드라이버는 3.5kHz의 최대 모터 전기 속도에 도달할 수 있으며, 이는 다른 코드 프리, 센서리스 모터 드라이버보다 빠르기 때문에 빠르고 정밀한 모터 제어가 필요한 로봇 청소기와 같은 애플리케이션에 적합하다고 TI는 전했다.
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TI는 또한 두 장치가 업계 최초로 모터를 능동적으로 감속하는 빠르고 제어된 방법을 제공하여 엔지니어가 기존 모터 제어 기술보다 50% 더 빠르게 모터를 정지할 수 있다고 주장합니다. 또한 에너지를 레일로 다시 펌핑하지 않고 모터를 멈출 수 있어 시스템이 손상되지 않도록 보호합니다.
Soundarapandian은 "우리는 일반적으로 기존 제어 기술보다 약 50% 더 빠른 매우 제어된 감속을 수행하기 위해 매우 정교한 기술을 내장하고 있으며 이것이 앞으로 디자이너에게 매우 유용할 것이라고 믿습니다."라고 말했습니다.
Soundarapandian에 따르면 MCF8316A 및 MCT8316A BLDC 모터 드라이버에는 모터 제어 소프트웨어를 개발하고 검증할 필요가 없는 고유한 정류 제어 알고리즘 세트가 포함되어 있어 수개월의 설계 시간이 필요하지 않습니다. 알고리즘과 고집적도를 통해 이러한 모터 드라이버는 모터 오류 감지와 같은 중요한 기능을 관리하고 보호 메커니즘을 구현하여 시스템 신뢰성을 높일 수 있습니다.
또한 모터 드라이버는 센서리스 기술을 사용하여 로터 위치를 결정하므로 외부 홀 센서가 필요하지 않으므로 궁극적으로 시스템 비용이 절감되고 신뢰성이 더욱 높아집니다.
Soundarapandian이 언급한 바와 같이 MCF8316A 모터 드라이버는 모터 매개변수를 지능적으로 또는 자체적으로 추출하므로 설계자가 모터를 신속하게 조정할 수 있습니다. 또한 모터 제조 변형에 관계없이 일관된 시스템 성능을 제공하는 데 도움이 됩니다. 또한 설계자는 XNUMX개의 하드웨어 핀만 사용하여 모터를 조정할 수 있으므로 마이크로컨트롤러 인터페이스가 필요 없어 시스템이 간소화됩니다.
두 BLDC 모터 드라이버는 공기 청정기, 냉장고, 세탁기 및 팬과 같은 애플리케이션에서 향상된 음향 성능을 위한 고급 실시간 제어 기능을 제공합니다. MCF8316A에는 엔지니어가 모터 음향 성능을 최적화할 수 있도록 전류 왜곡을 보상하는 정밀한 자동 데드 타임 보상 기술과 설계자가 모터 소음을 줄이는 데 사용할 수 있는 가변 사다리꼴 제어 기술이 포함되어 있습니다.
MCF8316A 및 MCT8316A의 사전 생산 버전은 40핀, 5 x mm 쿼드 플랫 무연 패키지로 TI.com에서만 독점적으로 제공됩니다. 가격은 1.75개 수량 기준으로 $1,000부터 시작합니다. TI는 TI Live!에서 MCF8316A 및 MCT8316A를 시연할 예정입니다. Tech Exchange 가상 이벤트, 27년 29월 2021-XNUMX일.
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