IMC300 SoC Infineon интегрирует ARM Cortex-M0 MCU для гибкого управления двигателем

Энергетическая эффективность конверсии остается краеугольным камнем современного дизайна электроники. В электрических двигательных системах эта эффективность испытывается дважды: сначала, электрическая энергия должна быть сгенерирована для питания контроллера; второе, она должна быть преобразована в механический момент. Устранение двигательного шума — один из самых частых препятствий, с которыми сталкиваются инженеры.

Сегодня производители относятся к блоку управления двигателем как к ключевому функциональному блоку, а не опциональному дополнению. Этот тренд виден в вспомогательных системах таких как насосы водоотвода или вентиляторы в бытовых приборах. Infineon Technologies поставляет широкий портфель дискретных частей и интегрированных решений, упрощающих инверторные приложения, резая R&D затраты и сложность BOM.

Новый IMC300 комбинирует iMOTION Motion Control Engine (MCE) Infineon с ARM® Cortex-M0 микроконтроллером, доставляя гибкое, переменное-скоростное решение привода, адаптирующееся к разнообразным приложениям.

КОНТРОЛЛЕРЫ

Управление скоростью и направлением двигателя требует понимания типа двигателя и его режима работы. Контроллер двигателя должен управлять пуск-стоп, сменой направления, регулировкой скорости, моментом и защитой от перенапряжения. Исторически такое управление полагалось на дискретные компоненты из-за высоких напряжений и токов. Современное управление двигателем теперь фокусируется на эффективных микроэлектронных решениях, комбинирующих передовые программные алгоритмы с железом силовой электроники.

ТЕХНОЛОГИЯ iMOTION

iMOTION представляет семейство продуктов Infineon, встраивающих сертифицированный алгоритм управления двигателем в железо, опционально включая коррекцию коэффициента мощности (PFC). Эти решения доставляют гибкость, нужную для клиент-специфических приложений, часто выходящих за рамки простой конфигурации двигателя (см. Рисунок 1).

Рисунок 1 : Интеграция iMOTION привода в управление двигателем. (Изображение: Infineon Technologies)

iMOTION ИС интегрируют все контрольные и аналогово-интерфейсные функции, требуемые для поле-ориентированного управления (FOC) с использованием либо DC шунт измерения тока, либо DC соединения. Патеントованный алгоритм Infineon устраняет необходимость в кастомном кодировании управления двигателем.

Эти решения идеальны для бытовых приборов и малых приводов таких как вентиляторы, комбинируя контроллер, SmartDrive и SmartIPM устройства.

Устройство SmartDrive интегрирует гейт-драйвер (MOSFET или IGBT), в то время как семейство SmartIPM достигает высшего уровня интеграции, связывая MCE, гейт-драйвер и трехфазный полный мост в единый компактный PQFN корпус.

Нацеленные на переменно-скоростные системы управления двигателем, семейство IMC300 включает пользовательский программируемый микроконтроллер (см. Рисунок 2). Двухъядерная архитектура объединяет необходимое железо, прошивку и пользовательский код для управления постоянномагнитным синхронным двигателем (PMSM) с минимальными системными и разработческими затратами.

Рисунок 2 : Диаграмма и функции iMOTION Motion Control Engine плюс ARM Cortex-M0 (Изображение: Infineon Technologies)

Функции защиты IMC300 включают под-/перенапряжение, перенапряжение, перегрев, motor gate-kill, блокировку ротора, отчетность об ошибках, минимальное мертвое время и сквозное проведение. Возможности управления включают синусоидальное FOC, с датчиками/бесдатчиковую операцию, трех- или двухфазную модуляцию, ослабление поля, торможение нулевым вектором, интегрированный PFC и bootstrap поддержку.

IMC300 и его предшественник IMC100 делят то же ядро MCE 2.0, предлагая готовое к использованию решение с PFC контролем, обширной защитой и скриптовым движком.

Используя MCE для управления двигателем, клиенты могут фокусироваться на логике приложения, которая работает независимо от встроенного ARM микроконтроллера. Этот MCU предлагает универсальный набор периферии для системных функций, кастомной коммуникации или мониторинга привода (см. Рисунок 3).

Рисунок 3 : Схема приложения IMC300 (Изображение: Infineon Technologies)

"Цель — сделать управление двигателем turnkey для клиентов", — говорит Инго Скурас, менеджер по продуктовому маркетингу iMOTION в Infineon Technologies. "Мы видим явный сдвиг к электронным, переменно-скоростным приводам. Наши решения позволяют пользователям конфигурировать и развертывать без программирования — типично за 30 минут до часа".

MCE инкапсулирует все необходимое железо, ПО и функции защиты, резая BOM. Он постоянно уточняется, с двумя новыми версиями, выпускаемыми каждый год.

Встраивание передовых алгоритмов в периферию таких как АЦП или таймеры облегчает нагрузку на CPU. Когда парное с небольшим 32-битным контроллером, освобожденная CPU емкость может быть посвящена приложению-специфическим задачам.

iMOTION контроллеры спроектированы для производственных сред и встречают требования функциональной безопасности для бытовых приборов, позволяя совместимые дизайны по рынкам.

Устройства IMC300 предварительно сертифицированы для функциональной безопасности под UL/IEC 60730 Class B.