PowerIntegrations_BLDC-Steuersoftware

Die Lösung ermöglicht die Echtzeit-Einstellung von Motordrehzahl und -drehmoment über die grafische Benutzeroberfläche (GUI) von Motor-Expert. (Bild: Power Integrations)

Power Integrations präsentiert eine neue Steuersoftware für Drei-Phasen-BLDC-Motortreiber. In Kombination mit dem integrierten Halbbrücken-Motortreiber Bridge Switch und dem Konfigurations- und Diagnosetool Motor-Expert soll diese Hardware-Software-Lösung einen Wirkungsgrad von 98,2 Prozent ermöglichen, bis zu 70 % Leiterplattenfläche sparen und lediglich drei Bauteile für die Stromüberwachung erfordern. Die Software erweitert die Ein-Phasen-Softwarebibliothek um Drei-Phasen-FOC. Motordrehzahl und -drehmoment lassen sich in Echtzeit über die grafische Benutzeroberfläche (GUI) von Motor-Expert einstellen. Der Code läuft auf jedem Arm Cortex-M0 mit 48 MHz, benötigt keinen Hardware-Beschleunigerblock und lässt sich auch auf andere, gleichwertige MCUs portieren. Der Strom-Modellierungsalgorithmus hat statische und dynamische Tests bestanden, einschließlich der schnellen Reaktion auf Echtzeitereignisse. Die hohe Stromrückmeldegenauigkeit gewährleistet einen jitterarmen Betrieb. Der Code ist MISRA-C-konform (Motor Industry Software Reliability Association), portabel, modular und erlaubt Anwendern jede der Softwareschichten zu modifizieren.

So funktioniert die dreiphasige Motorsteuerung

Die Bridge-Switch-ICs liefern ein Motorstromsignal, das den Strom abbildet, der durch den Low-Side-Fredfet fließt. Ein interner Sense-FET sorgt für eine verlustfreie Stromerfassung. Die Messschaltung kann keine Strominformationen liefern, wenn die antiparallele Body-Diode während der Kommutierung leitend ist. Die interne Verstärkung ermöglicht den direkten Anschluss des Stromphasensignals an den ADC-Eingang des Mikrocontrollers. Die lokale Messschaltung liefert ein dem Strom entsprechendes Analogsignal mit großem Signal/Rauschabstand und hoher Genauigkeit. Die neue Software enthält einen Rekonstruktionsalgorithmus, der die phasenverschobene trigonometrische Beziehung zwischen den Stromsignalen aller drei Phasen nutzt, um negative Phasenstrominformationen genau abzuleiten.

Motor-Expert 2.0 ist das Konfigurations- und Diagnosetool für die Bridge-Switch-ICs. Die Software bietet eine grafische Benutzeroberfläche zum Ändern der Eingabeparameter sowie einen Terminalemulator für die Interaktion mit dem Motorcontroller im seriellen Modus. Darüber hinaus zeigt eine Motion-Scope-Funktion in Echtzeit lineare Graphen wichtiger Steuerungsvariablen an. Die Motor- und Anwendungsoptimierung erfolgt in Echtzeit über die Benutzerschnittstelle der Software durch Vorgabe neuer Regelkreis-Koeffizienten, ohne dass der Code zu recompilieren ist. Außerdem visualisiert die Benutzerschnittstelle den aktuellen Betriebszustand einschließlich Stromstärke, Geschwindigkeit, Status sowie Strom- und Geschwindigkeitsabweichung. Ein Diagnosefeld gibt Einblick in den Umrichter- und Motorbetrieb.

Hohe Ausgangsleistung ohne Kühlkörper

Ein neues Drei-Phasen-Umrichter-Referenzdesign auf der Basis der Halbbrücken-ICs DER-964 ermöglicht Ausgangsleistungen bis 300 W ohne Kühlkörper. Es macht die Shunts und Operationsverstärker herkömmlicher Regelkreise überflüssig und eignet sich für Anwendungen wie Kompressoren, Dunstabzugshauben, Lüfter und Pumpen im Wohn- und Gewerbebereich. Das Display hat einen Wirkungsgrad von 98,2 %, benötigt eine Leiterplattenfläche von 65 mm x 50 mm und ist mit jedem Cortex-M0- oder äquivalenten Microcontroller einsetzbar.

Die komplette Lösung besteht aus Bridge Switch, Motor-Expert 2.0 und Drei-Phasen-Motorsteuerungssoftware. Das zugehörige Handbuch mit Beschreibungen der Softwarearchitektur, APIs, Funktionen, Aufrufe und Variablen steht zum Herunterladen bereit. Der Drei-Phasen-Motorsteuerungs-Code und das Motor-Expert-2.0-Tool sind Teil der Motor-Expert-Suite mit kostenloser Lizenz für die Nutzung zusammen mit Bridge-Switch-ICs.

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