Micronas präsentiert Systemlösung zur Ansteuerung bürstenloser Gleichstrommotoren

Embedded Mikrocontroller in Verbindung mit Hall-Effekt-Sensor führt zu innovativem BLDC-Konzept.

Freiburg, 2. März 2010 – Micronas (SIX Swiss Exchange: MASN), ein führender Anbieter von innovativen, anwendungsspezifischen Sensor- und IC-Systemlösungen für die Automobil-Elektronik, kündigt die Präsentation eines zukunftsweisenden Konzepts für die Ansteuerung bürstenloser Gleichstrommotoren (BLDC) an. Die Systemlösung umfasst Micronas Hall-Effekt-Sensoren für die Kommutierung und den Micronas embedded Mikrocontroller HVC 2480A, ein Flash-basierter 8-bit-Mikrocontroller, der direkt mit einer 12V-Versorgungsspannung betrieben werden kann.

Mit der angekündigten Systemlösung adressiert Micronas den schnell wachsenden Markt für Anwendungen, die nach Sensor-basierten bürstenlosen Gleichstrommotoren verlangen. Viele Motor-Applikationen mit elektrischer Kommutierung werden zur bürstenlosen Kommutierung übergehen. Dafür spricht insbesondere die erhöhte Leistungsfähigkeit – speziell in Automotive-Umgebungen.

Bereits heute werden in vielen BLDC-Anwendungen Hall-Sensoren für die Motor-Kommutierung eingesetzt. Abhängig von den Anforderungen an die jeweilige Applikation werden hauptsächlich ein bis drei digitale Hall-Schalter (Micronas Hall-Effekt-Sensor-Familien HAL 2xy oder HAL 5xy) eingesetzt. Die extrem zuverlässigen Hall-Sensoren beinhalten aktive Kompensations-Schaltungen, um konstante magnetische Kennwerte über den gesamten Versorgungsspannungs- und Temperaturbereich zu garantieren und den Einfluss von Prozessschwankungen zu begrenzen. Die integrierte aktive Offset-Kompensation führt zu magnetischen Parametern, die robust gegenüber mechanischen Stress-Effekten sind. Sie verhindert Offset-Einflüsse auf den Signalpfad als auch den Einfluss von mechanischem Gehäusestress, der durch Umspritzen, Löten und Temperatureffekte entsteht.

Dank grossem Betriebstemperatur-Bereich und unterschiedlichem Genauigkeits- und Auflösungsvermögen können Applikationen für Einsatzfelder wie Automotive, Industrie und Haushalt adressiert werden, wobei ein ausgezeichnetes Preis-/Leistungsverhältnis erreicht wird. Die Steuerung der Rückkopplungs-Schleife erledigt der Micronas HVC 2480, ein Mitglied der embedded Mikrocontroller-Familie HVC 2xyzA. Sie bietet eine sehr hohe Integrationsrate an embedded-Funktionalitäten und bewahrt dabei die Flexibilität universeller Mikrocontroller.

Dank des internen Spannungsreglers kann der HVC direkt an einer unstabilisierten 12V-Spannungsversorgung betrieben werden. Ein schaltbarer 5V-Ausgang kann zur Versorgung von 5V-Schaltungen genutzt werden. Integrierte Schaltungsblöcke – prädestiniert für Anwendungen zur Motoransteuerung – ermöglichen ein kompaktes Design bei Erhaltung der Vorteile einer Mikrocontroller-basierten Architektur.

Die weiterentwickelten PWM-(Pulse-Weiten-Modulation)-Module erlauben eine leichte Implementierung von Ansteuertechniken mit der entsprechenden Modulationsart (sinusförmig oder Raumvektormodulation). Triggert man die A/D-Wandler mittels PWM, kann man so auf einfache Weise den Stromfluss überwachen. Die vier A/D-Wandler erlauben eine synchrone Erfassung vieler Signale wie z.B. der Versorgungsspannung.

Der integrierte Verstärker zur Stromüberwachung und der embedded Power-MOS-Kurzschluss-Schutz minimieren die Anzahl der Bauelemente, die für eine komplette Anwendung mit bürstenlosem Gleichstrommotor benötigt werden.

Bei LIN-basierten Applikationen ermöglicht der integrierte LIN-Bus-Treiber einen weiteren Schritt in Richtung kleinerer Leiterplatten, während die weiterentwickelte LIN-UART-Schnittstelle die CPU-Belastung im Umgang mit dem LIN-Protokoll minimiert.

Der On-Chip-Temperatursensor erlaubt die Erkennung ungewöhnlicher Betriebszustände, wie sehr kalte/heisse Umgebungen und leitet die entsprechenden Gegenmassnahmen ein (z.B. die Reduzierung der Stromstärke im Motor). Für eine erhöhte Zuverlässigkeit besitzt der Mikrocontroller Schaltungen zur Unter-/Überspannungserkennung sowie für den Übertemperaturschutz.

Alle Mitglieder der HVC-Familie können im Temperaturbereich von Tambient = -40 to +125 °C betrieben werden, der für die raue Umgebung der Automobilelektronik notwendig ist. Für Hochtemperatur-Anwendungen sind ROM-Versionen verfügbar.

Die Mikrocontroller-Familie HVC bietet eine grosse Palette an Energiespar-Modi mit Stromaufnahmen bis hinunter zu 20 μA, wobei die Daten im RAM erhalten bleiben, um ein schnelles System-Wake-Up zu ermöglichen. Das On-Chip-EEPROM erlaubt das nichtflüchtige Speichern von Daten über den gesamten Betriebstemperatur-Bereich.