Durch den Motortreiber wird die Entwicklungszeit von Motoren verkürzt, die vor allem in kleinen Haushaltsgeräten und medizinischen Anwendungen genutzt werden.

Bild: Texas Instruments

Motortreiber Entwicklung von leisen und kompakten Motorsystemen

08.09.2021

Immer mehr industrielle Systeme werden mittlerweile von Wechselstrom-Induktionsmotoren auf BLDC-Motoren umgestellt, da diese energieeffizienter sind. Diese Motoren sind allerdings auf optimierte Softwaredesigns angewiesen um auf höchster Performance zu funktionieren. Um diese Designs zu realisieren hat Texas Instruments nun ein entsprechendes Produkt vorgestellt.

Der amerikanische Halbleiterhersteller Texas Instruments hat die ersten 70-W-Treiber für bürstenlose Gleichstrommotoren vorgestellt, die ohne Programmcode und Sensoren auskommen und die Trapez- beziehungsweise Vektorregelung unterstützen.

Mit den neuen Bauelementen benötigen Entwickler weniger als zehn Minuten, um einen BLDC-Motor zum Drehen zu bringen. Dies erspart Monate an Arbeit beim Design einer breiten Palette industrieller Systeme, zu denen große und kleine Hausgeräte ebenso zählen wie medizinische Anwendungen.

Zeit- und Platzeinsparungen bei Entwicklung

Durch die Integration der Echtzeitregelung und den Wegfall von bis zu 18 diskreten Bauelementen – darunter auch die Leistungs-MOSFETs – verkürzen die Bauelemente auch die Ansprechzeit des Systems, während die Leiterplattenfläche um bis zu 70 Prozent schrumpft.

„Dass der Bedarf an Echtzeit-Motorreglern inzwischen größer ist als je zuvor, ist auf allgemeine Trends wie das Streben nach Energieeffizienz und Automatisierung ebenso zurückzuführen wie auf die zunehmende Nachfrage nach leiseren Motoren“, berichtet Noman Akhtar, Senior Research Analyst bei Omdia.

„Eine wachsende Zahl industrieller Systeme wird von Wechselstrom-Induktionsmotoren auf BLDC-Motoren umgestellt, die energieeffizienter sind, dafür aber auf komplexe Hardware und optimierte Softwaredesigns angewiesen sind, wenn sie ein hohes Performance-Niveau erreichen sollen. Wenn es gelingt, dem Wunsch der Designer nach einer reaktionsschnelleren Motorregelung nachzukommen und gleichzeitig den Zeitaufwand für das Design zu reduzieren, wird dies für die kommende Generation industrieller Systeme einen großen Fortschritt bedeuten.“

Steigerung von Zuverlässigkeit und Schutz

Die BLDC-Motortreiber MCF8316A und MCT8316A enthalten eine vielfältige Ausstattung an Algorithmen für die Kommutierungssteuerung. Da sich das Entwickeln, Pflegen und Qualifizieren von Motorregelungs-Software hierdurch erübrigt, verringert sich der Zeitaufwand für das Design um Monate.

Dank dieser Algorithmen und des hohen Integrationsgrads können diese Motortreiber überdies wichtige Funktionen wie das Erkennen von Motorfehlern übernehmen und durch die Implementierung von Schutzmechanismen auch die Systemzuverlässigkeit steigern. Da die beiden Motortreiber die Rotorlage mithilfe einer integrierten sensorlosen Technologie ermitteln, kommen sie ohne externe Halleffekt-Sensoren aus, was die Systemkosten senkt und die Zuverlässigkeit verbessert.

Mit ihren fortschrittlichen Echtzeitregelungs-Fähigkeiten helfen die BLDC-Motortreiber den Entwicklern von Anwendungen wie etwa Luftreinigern, Kühlgeräten, Waschmaschinen und Lüftern dabei, sehr gute akustische Eigenschaften zu erzielen.

Außerdem bieten die beiden BLDC-Motortreiber eine schnelle und kontrollierte Möglichkeit zum Abbremsen eines Motors. Dieser lässt sich damit um 50 Prozent schneller anhalten als mit traditionellen Motorregelungs-Techniken. Hinzu kommt, dass das Stoppen des Motors mit diesen Bauelementen ohne unkontrolliertes Rückspeisen von Energie in die Stromversorgung möglich ist, was das System vor Beschädigung schützt.

Die neuen Motortreiber im Vergleich

Der sensorlose, mit Vektorregelung arbeitende Motortreiber MCF8316A extrahiert auf intelligente Weise bestimmte Motorparameter, um den Motor schnell abzustimmen und so unabhängig von Fertigungsschwankungen des Motors auf eine einheitliche System-Performance zu kommen.

Der mit trapezförmiger Ansteuerung arbeitende, ebenfalls sensorlose Motortreiber MCT8316A erlaubt Designern die Abstimmung eines Motors mit nur fünf Hardware-Pins, was den Verzicht auf eine Mikrocontroller-Schnittstelle ermöglicht und die Systeme dadurch einfacher macht.

Der MCF8316A enthält eine patentierte, präzise und automatisch agierende Totzeitkompensations-Technik, die die Verzerrung des Stromprofils ausgleicht und Ingenieuren damit die Möglichkeit zum Optimieren der akustischen Performance bietet.

Der MCT8316A kommt auf eine maximale elektrische Motorgeschwindigkeit von 3,5 kHz und ist damit schneller als jeder andere ohne Code auskommende sensorlose Motortreiber. Dies erhöht die Reaktionsschnelligkeit von Anwendungen wie etwa Saugrobotern, die auf eine schnelle und präzise Motorregelung angewiesen sind.

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