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Pressemitteilung BoxID: 223710 (MEV Elektronik Service GmbH)
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BLDC Predriver, Rundum-sorglos-Lösung

(PresseBox) (Hilter a.T.W., ) Kleine BLDC-Motoren setzen sich immer weiter durch, verdrängen bürstenbehaftete Motoren und migrieren aus dem oberen industriellen Umfeld in Volumenanwendungen bis in den Consumer-Bereich. Der Bereich der Motoren mit einer Betriebsspannung von bis zu 50 V und einem Phasenstrom von bis zu 20 A wächst dabei am stärksten. Der TMC603 erlaubt durch die Integration einer Reihe innovativer Konzepte dabei die Anforderungen an Kleinheit, Robustheit und Design-Sicherheit der Lösung zu treffen. Gleichzeitig bietet er eine hohe Flexibilität, um den Anforderungen unterschiedlicher Antriebe gerecht zu werden, wie zum Beispiel sensorlose Kommutierung oder Sinuskommutierung.

Wer sich das erste Mal mit einer BLDC-Lösung beschäftigt, hat oft ein einfach aussehendes Blockschaltbild vor Augen: Mikrocontroller, Gatetreiber und MOSFETs. Bei genauerer Überlegung kommen dazu Aufgabenfelder wie Strommessung, Shunt-Widerstände, Verstärker und Filter, Kurzschlussschutz, sensorlose Kommutierung und (Schalt-)Regler. Will man diese nicht trivialen Punkte "konventionell" lösen, ergibt sich ein nicht unerheblicher Aufwand und entsprechende Kosten und Bauraum. Der TMC603 adressiert auch diese Aufgaben: Er realisiert alle Aufgaben des Antriebs, die nicht durch Software im Mikrocontroller abzudecken sind. Einige Beispiele:

MOSFET-Kontrolle: Adaptives break-before-make und QGD-geschützte Gatetreiber

Es muss sichergestellt sein, dass zu jedem Zeitpunkt nur einer der beiden Transistoren der Halbbrücke leitend ist - sonst kommt es zum "Durchzünden" und damit zur Zerstörung der Endstufe. Eine Möglichkeit besteht darin, feste Totzeiten zu definieren - angepasst an die Charakteristik der MOSFETs. Die notwendige Sicherheitsmarge bringt jedoch Nachteile mit sich. TRINAMIC geht mit dem TMC603 einen anderen Weg: Die Spannung an den Gates wird tatsächlich gemessen und als "Gate Off " Signale in die interne break-before-make Schaltung zurückgeführt.

Zur Reduktion von EMV-Ausstrahlungen ist eine Begrenzung der Flankensteilheit essenziell. Verwendet man einen Serienwiderstand in der Gateansteuerung, wie oft vorgeschlagen, so wird dies mit vielen modernen MOSFETs nicht funktionieren: Das Verhältnis QGD/QGS hat sich technologiebedingt verschoben, und ein hoher Querstrom bei Schaltvorgängen würde resultieren. "Unsaubere" Schaltungstricks mit zusätzlicher Diode und weiterem Widerstand erhöhen den Schaltungsaufwand. Im TMC603 wird das erforderliche niederohmige Festhalten des Gates bereits im Predriver realisiert.

Der MOSFET als Shunt: Platz, Kosten und Verlustleistung gespart!

Die Kenntnis der Phasenströme bestimmt vielfach die Qualität der Motoransteuerung, z. B. bei einer Drehmomentregelung. Die Integration dieser Messung inklusive "Sample & Hold" und vorgeschalteten Filtern und Verstärkern ist auch hier wieder Kosten sparend: Die Verwendung von kostengünstigen Mikrocontrollern wird möglich. Weiterhin kann bei Verwendung des TMC603 auf teure Shunt-Widerstände verzichtet werden: Der MOSFET selbst kann als Sensor herangezogen werden, das spart auch die im Shunt "verheizte" Leistung und steigert die Effizienz des Gesamtsystems.

HallFX(TM) - Sensorlos, problemlos

Angelehnt an den in der Filmbranche üblichen Terminus "SpecialFX" für Spezialeffekte steht HallFX(TM) für die Emulation von Hallsensoren. HallFX(TM) basiert auf einer neuartigen Auswertung der Back-EMF des Motors. HallFX(TM) ist dabei so konzipiert, dass die emulierten Hall-Signale ohne Phasenversatz - der üblicherweise softwareseitig korrigiert werden muss - generiert werden.

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