Fırçasız DC (BLDC) motorların faydaları açıktır ve bunlar araç içi ve diğer birçok uygulamada kullanılmaktadır. Bununla birlikte, daha güçlü, daha hafif ve daha verimli olmalarına rağmen, daha pahalıdırlar ve fırçalı DC motorlara göre daha karmaşık kontrol gerektirirler. Bu, bir araçtaki her uygulama için hangi motor tipinin en uygun olduğunun dikkate alınması gerektiği anlamına gelir. Genel olarak yolculuk sırasında motor ne kadar az kullanılırsa, fırçalı DC motor kullanmanın faydası o kadar artar.
Şekil 1: Modern otomobillerde motorların pek çok uygulaması vardır
Birçok motor uygulamasında, ECU içindeki bir mikro denetleyici (MCU), CAN veya LIN aracılığıyla kontrol girişlerini alır. Bu sinyaller darbe genişliği modülasyonlu (PWM) motor kontrol sinyallerine dönüştürülür ve güç anahtarlarını kontrol etmek için kullanılır (genellikle mosfetler gücü artırmak için bir kapı sürücüsü kullanarak motoru çalıştıran cihazlar). MOSFET'ler, motorun her iki yönde dönmesine ve PWM sinyalleriyle rotorun hızını kontrol etmesine olanak tanıyan bir H köprüsü olarak yapılandırılmıştır.
Kompakt ve güvenilir tasarımlara duyulan ihtiyaçla birlikte entegre yaklaşımlar da gerekmektedir. MCU için MCU yazılımı test edilmiş ve güvenliği onaylanmış olmasına rağmen, MCU ve ön sürücü aşamasının entegrasyonu bir seçenektir, dolayısıyla yazılımı taşıma ve yeniden sertifikalandırma ihtiyacı bu yaklaşımın önüne geçer.
Bir alternatif, ön sürücüyü H köprüsüyle bütünleştiren bir motor kontrol sürücüsünün (MCD) kullanılmasıdır. Bu, tasarımcılara MCU ve ilgili yazılımları özgürce seçme şansı verirken yüksek düzeyde entegrasyon sağlar.
Toshiba'nın yakın zamanda tanıttığı TB9053FTG ve TB9054FTG, 1970'lerden kalma otomotiv elektroniği mirasına dayanıyor. Bu çift kanallı DC motor sürücüleri sağlam BiCD kullanır teknolojibipolar, CMOS ve DMOS'un en iyi özelliklerini birleştiriyor. Her cihaz, N-kanallı DMOS anahtarlarının iki H köprüsünü, ön sürücüleri ve otomotiv OEM'lerinin işlevsel arızaların kaynağını hızlı bir şekilde bulmasına olanak tanıyan çeşitli teşhis ve kontrol özelliklerini entegre eder.
Cihazlar, bir çift 5 A motoru destekleyerek KÜÇÜK modda veya 10 A motoru kontrol etmek için iki paralel kanal kullanarak BÜYÜK modda çalışabilir. Toshiba'nın BiCD işlemi yalnızca 290 mΩ'luk düşük yol direnci sağlayarak ısı üretimini ve termal yönetim ihtiyaçlarını en aza indirir. Ön sürücü şarj pompaları için kapasitörlerin entegre edilmesi, harici bileşen sayısını ve alanı daha da azaltır. Gelişmiş tasarım, %100'e varan görev döngülerinin kullanılmasına izin verir.
 |
| Şekil 2: TB905xFTG, KÜÇÜK modda iki motor için kanal başına 5 A'ya kadar veya tek bir motor için BÜYÜK modda 10 A'ya kadar dağıtım yapabilir. |
Dört entegre yarım köprü, 1 kHz'den 20 kHz'e kadar hızlarda çalıştırılabilen ayrı PWM girişlerine sahiptir. Güvenli çalışma için, ölü zaman ekleme cihaz donanımı içerisinde gerçekleştirilir, diğer pinler ise cihaz konfigürasyonunu destekler ve etkinleştirme/devre dışı bırakmayı destekler.
Dahili SPI arayüzü, çoklu konfigürasyon seçenekleri ve teşhis verilerine erişim sağlamanın yanı sıra, birden fazla motoru kontrol etmek için çoklu cihaz zincirleme bağlantısına olanak tanır. Aşırı akım eşiği, KÜÇÜK modda 4.6 A ile 6.5 A arasında veya BÜYÜK modda 9.2 A ile 13.0 arasında ayarlanabilir.
Motor sürücüsü, yerleşik 16 MHz osilatör ve PWM kontrol cihazı kullanılarak yalnızca SPI aracılığıyla çalıştırılabilir, böylece MCU'dan gereken sinyal sayısı azaltılır. Tek bir MCU saat çıkışı zaman tabanını sağlar ve bu başarısız olursa dahili osilatör 'gevşeme' yeteneği sağlayabilir.
 |
| Şekil 3: SPI arayüzünü kullanmak, gerekli MCU pin sayısını azaltabilir |
Büyük motor akımları mevcut olduğundan, elektromanyetik uyumluluk (EMC) gereksinimlerini karşılamak zordur; bu nedenle TB905xFTG, buna yardımcı olmak için yedi dönüş hızı (1.09 ila 26.25 V/μs) sunar. Düşük açma direnci ısı oluşumunu en aza indirir. Üretilen herhangi bir ısı, TB9053FTG'nin termal olarak geliştirilmiş ambalajı aracılığıyla hızla dağıtılır; burada entegre bir ısı emici, yalnızca 0.67°C/W'lik bir termal dirence ulaşır; bu, bir PCB'nin belirli tasarımlarda gerekli soğutmayı sağlayabildiği anlamına gelir. TB9054FTG, 6 mm pin aralığına ve ıslatılabilir yanlara sahip 0.5 mm'lik kare bir VQFN paketindedir; bu, bu AEC-Q100 cihazını otomotiv endüstrisinin tercih ettiği otomatik optik inceleme (AOI) için ideal kılar.
Özet
Pek çok uygulama artık BLDC'leri kullanırken, bazı otomotiv uygulamaları tasarım karmaşıklığı ve maliyet nedeniyle fırçalanmış DC motorları kullanmaya devam edecek. Toshiba'nın TB905xFTG'si, yapılandırılabilir ve verimli yüksek düzeyde entegre motor kontrolü sağlamak için gelişmiş bir BiCD işlemi kullanır. Cihazlar, mevcut MCU'ları ve çalıştırdıkları sertifikalı yazılımı korurken katı otomotiv kalite ve denetim taleplerini karşılıyor.