Texas Instruments (TI) reivindicou os primeiros drivers de motor 70-W brushless DC (BLDC) da indústria com controle trapezoidal e orientado a campo (FOC) sem código, sem sensor, reduzindo o tempo de design enquanto torna os sistemas de motor mais silenciosos e menores. Os dispositivos permitem que os engenheiros girem um motor BLDC em menos de 10 minutos, disse TI, eliminando meses de tempo de design para engenheiros que desenvolvem sistemas industriais, como eletrodomésticos e aplicações médicas, como ventiladores e máquinas de pressão positiva contínua nas vias aéreas (CPAP).
Os drivers do motor aceleram o tempo de resposta do sistema enquanto reduzem o espaço da placa em até 70%, graças ao seu controle integrado em tempo real e alto nível de integração.
Uma grande parte de toda a energia gerada no mundo é usada por motores hoje, então deixar o motor mais silencioso é uma necessidade crescente, e também devido ao fato de que grande parte do consumo de energia é apenas motores, a eficiência energética também é fundamental, disse Kannan Soundarapandian , vice-presidente e gerente geral, motoristas, Texas Instruments.
Mas existem desafios na transição dos mais antigos tecnologia como motores de indução AC até tecnologias relativamente mais recentes, como motores BLDC, e atendendo às necessidades para alcançar a eficiência energética, o desempenho acústico e a necessidade dos projetistas de colocar o produto no mercado rapidamente, acrescentou.
O que está acontecendo hoje é que a mudança para planos de conceito aberto aumentou a demanda por motores mais silenciosos, disse Soundarapandian. Com plantas de conceito aberto, aquele bloqueio de som natural que você teria antes não existe mais, disse ele.
Cada eletrodoméstico em sua casa tem possivelmente mais de um ou até dois motores, disse Soundarapandian. “Existem maneiras de combater eficazmente o ruído criado por motores, que geralmente caem em três baldes - bloqueando-o incorporando algum tipo de sistema de absorção de som no aparelho, modelando-o aplicando percepções psicoacústicas, como modificação harmônica, e pessoalmente meu favorito é evitar por não criar ruído em primeiro lugar. ”
Por exemplo, o aspirador de pó é indiscutivelmente uma das maiores fontes de ruído junto com o processador de alimentos com níveis médios de ruído em qualquer lugar de 85 a 100 dBA, então eles fazem muito barulho, e não é apenas acústica, há uma necessidade contínua de mais eficiência energética, acrescentou.
Uma das principais maneiras pelas quais a eficiência energética é alcançada atualmente é mudando a tecnologia mais antiga, como motores de indução CA, para motores CC sem escovas, disse ele. “Mas os motores BLDC são mais difíceis de dirigir. Eles são mais complexos; eles precisam de melhor comutação e controle de fora, e isso basicamente aumenta o tempo de ciclo de design, aumenta o tamanho da placa porque tem mais componentes eletrônicos e, como um todo, o custo do sistema em si é aumentado, então esses são os três principais desafios para obter isso aumento de eficiência. ”
Soundarapandian disse que os drivers de motor estão evoluindo para atender às necessidades do mercado e os novos drivers de motor TI BLDC abordam os três desafios do design do motor BLDC - maior tempo de ciclo de design, maior espaço da placa e aumento do custo do sistema.
Esses dois dispositivos - um deles é baseado em um esquema de comutação chamado FOC, ou controle orientado a campo, e o outro é baseado em uma versão mais antiga de comutações chamada controle trapezoidal, disse Soundarapandian.
Clique para uma imagem maior. (Fonte: Texas Instruments)
Um dos maiores benefícios do novo portfólio é que ele reduz o tempo de ajuste de semanas para menos de 10 minutos por meio de controle em tempo real e capacidade dinâmica, traduzindo-se em uma resposta mais rápida do sistema. Também contribuindo para o tempo de design acelerado estão os recursos de autoextrair os parâmetros do motor e ajustar automaticamente a malha de controle de corrente.
“Do ponto de vista do desempenho acústico, temos muitos recursos integrados a isso. Estou falando sobre algumas coisas como compensação automática de tempo morto e fundamentalmente o próprio FOC ”, disse ele. “A forma como comutamos este motor e a forma como o controlamos nos mostrou no laboratório que podemos realmente reduzir o ruído em uma grande porcentagem. Neste exemplo específico, estamos falando de 2 dBA em um dos laptops mais silenciosos do mercado. Mesmo no ambiente de laboratório, sem ajuste excessivo, esses motores já estão funcionando, neste caso, cerca de 16 a 20 por cento menos, mas temos IP no laboratório que pode reduzir isso para 50 por cento ou até mais. ”
Ao mesmo tempo, o tamanho total da solução pode ser implementado em até 70% menor, acrescentou.
“O nível de integração que temos no MCF8316, a inteligência embutida, os diagnósticos e os recursos de robustez, esse nível de integração é o que nos permite obter esse tipo de melhoria de tamanho.”
Clique para uma imagem maior. (Fonte: Texas Instruments)
Os drivers de motor MCF8316A e MCT8316A
O driver do motor de controle trapezoidal sem sensor MCF8316A e o driver do motor FOC sem sensor MCT8316A integram três drivers de portão e seis de lado alto e baixo mosfet com 50 mΩ de resistência no estado ligado (RDS (on)) cada, tornando-os os primeiros drivers de motor BLDC a permitir até 70 W de potência com 8 A de corrente de pico para sistemas de 12 e 24 V, de acordo com a TI. Outros componentes integrados incluem um baixo abandono regulador, regulador abaixador DC/DC e amplificadores de detecção de corrente, eliminando até 18 circuitos integrados discretos.
O driver de motor MCT8316A pode atingir uma velocidade elétrica máxima do motor de 3.5 kHz, que é mais rápida do que qualquer outro driver de motor sem sensor e sem código, tornando-o adequado para aplicações como aspiradores robóticos que requerem controle de motor rápido e preciso, disse TI.
Clique para uma imagem maior. (Fonte: Texas Instruments)
A TI também afirma que ambos os dispositivos são os primeiros da indústria a fornecer uma maneira rápida e controlada de desacelerar ativamente um motor, permitindo que os engenheiros parem um motor 50% mais rápido do que as técnicas tradicionais de controle de motor. Eles também podem parar um motor sem bombear energia de volta para o trilho, o que protege o sistema contra danos.
“Temos algumas técnicas bastante sofisticadas incorporadas para fazer uma desaceleração muito controlada que é geralmente cerca de 50 por cento mais rápida do que as técnicas de controle tradicionais e acreditamos que isso será muito útil para os projetistas no futuro”, disse Soundarapandian.
Os drivers de motor MCF8316A e MCT8316A BLDC incluem um conjunto exclusivo de algoritmos de controle de comutação que elimina a necessidade de desenvolver e qualificar software de controle de motor, o que elimina meses de tempo de design, de acordo com Soundarapandian. Os algoritmos, em combinação com alta integração, permitem que esses drivers de motor gerenciem funções críticas, como detecção de falha do motor e implementem mecanismos de proteção para aumentar a confiabilidade do sistema.
Além disso, os drivers do motor usam tecnologia sem sensores para determinar a posição do rotor, o que elimina a necessidade de sensores Hall externos, reduzindo o custo do sistema e aumentando ainda mais a confiabilidade.
Conforme observado por Soundarapandian, o driver do motor MCF8316A de forma inteligente ou autoextrai os parâmetros do motor, permitindo que os projetistas sintonizem um motor rapidamente. Também ajuda a fornecer um desempenho consistente do sistema, independentemente das variações de fabricação do motor. Além disso, os projetistas podem ajustar um motor usando apenas cinco pinos de hardware, simplificando os sistemas ao eliminar a necessidade de uma interface de microcontrolador.
Ambos os drivers de motor BLDC fornecem recursos avançados de controle em tempo real para aumentar o desempenho acústico em aplicações como purificadores de ar, geladeiras, máquinas de lavar e ventiladores. O MCF8316A inclui uma técnica precisa de compensação automática de tempo morto que compensa a distorção da corrente para permitir que os engenheiros otimizem o desempenho acústico do motor e técnicas de controle trapezoidal variável que os projetistas podem usar para reduzir o ruído do motor.
Versões de pré-produção do MCF8316A e MCT8316A estão disponíveis exclusivamente em TI.com em um pacote sem chumbo de 40 pinos, 5 × mm quad plano. O preço começa em $ 1.75 para quantidades de 1,000. A TI demonstrará o MCF8316A e o MCT8316A durante o TI Live! Evento virtual do Tech Exchange, 27 a 29 de setembro de 2021.
sobre a Texas Instruments