能量轉(zhuǎn)換效率在電子設(shè)計(jì)中一直扮演著重要的角色，就電動(dòng)機(jī)而言，轉(zhuǎn)換發(fā)生兩次：首先產(chǎn)生控制電機(jī)所需的電能，然后將電能轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)力。消除電機(jī)產(chǎn)生的噪聲是電子設(shè)計(jì)人員在此類應(yīng)用中面臨的最常見問題之一。

制造商越來越傾向于將實(shí)際的電機(jī)控制單元視為基本功能塊，而不是最終產(chǎn)品的多樣化特征;在考慮家用電器中常見的排水泵或風(fēng)扇等輔助系統(tǒng)時(shí)，這一點(diǎn)尤其明顯。英飛凌科技不僅提供廣泛的分立元件產(chǎn)品組合，還提供集成解決方案，以簡化逆變器應(yīng)用、最大限度地降低研發(fā)成本和所用元件總數(shù)的物料清單 (BOM)。

例如，新型 IMC300 將 iMOTION 運(yùn)動(dòng)控制引擎 (MCE) 電機(jī)與基于 Arm? Cortex?-M0 內(nèi)核的附加微控制器相結(jié)合。IMC300 產(chǎn)品組合針對需要高應(yīng)用靈活性的變速驅(qū)動(dòng)器。

控制器

控制電機(jī)的速度和方向以使用中電機(jī)的操作模式為先決條件，并且根據(jù)電機(jī)類型和不同的應(yīng)用要求需要不同的技術(shù)和電路。電機(jī)控制器的目的是能夠手動(dòng)或自動(dòng)對電機(jī)進(jìn)行操作(啟停、提前反轉(zhuǎn)、速度、扭轉(zhuǎn)和電壓過載保護(hù))。電動(dòng)機(jī)控制需要電子電路，直到幾年前，由于涉及電壓和電流，電子電路還是由分立元件制成。今天的發(fā)動(dòng)機(jī)控制處于研發(fā)活動(dòng)的最前沿，以在兩個(gè)層面上實(shí)現(xiàn)高效的微電子解決方案：計(jì)算軟件和電力電子。

iMOTION 技術(shù)

iMOTION 確定了一系列產(chǎn)品，這些產(chǎn)品將現(xiàn)成且經(jīng)過認(rèn)證的電機(jī)控制算法與用于生產(chǎn)用途的硬件集成在一起，并提供功率因數(shù)校正 (PFC) 作為選項(xiàng)。在電機(jī)控制的電力電子解決方案中，必須確保對客戶目標(biāo)應(yīng)用的靈活性和適應(yīng)性，這通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出所考慮的電機(jī)配置(圖 1)。

圖 1：iMOTION 驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制的集成。(圖片：英飛凌科技)

iMOTION IC 集成了使用直流分流電流測量或直流連接進(jìn)行傳感器磁場定向控制 (FOC) 電機(jī)控制所需的所有控制和模擬接口功能。此外，它們采用英飛凌的專利算法，可從電機(jī)控制算法開發(fā)過程中消除軟件編碼。

iMOTION 解決方案適用于家用電器和風(fēng)扇等小型驅(qū)動(dòng)器。這些解決方案結(jié)合了控制器、SmartDrive 和 SmartIPM 設(shè)備。

SmartDrive 器件與柵極驅(qū)動(dòng)器集成在一起(可以使用 MOSFET 或 IGBT)。SmartIPM 系列實(shí)現(xiàn)了最高集成度，它將 MCE 與柵極驅(qū)動(dòng)器和三相全橋相結(jié)合，從而在一個(gè)小型 PQFN 封裝中形成完整的逆變器系統(tǒng)。

針對可變轉(zhuǎn)速電機(jī)控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，英飛凌 iMOTION IMC300 系列中的 IC 集成了一個(gè)額外的、用戶可編程的微控制器(圖 2)。雙核控制器集成了所需的硬件、軟件和用戶程序，以調(diào)節(jié)永磁同步電機(jī) (PMSM)。它以最低的系統(tǒng)和開發(fā)成本實(shí)現(xiàn)高度靈活的電機(jī)控制系統(tǒng)。

圖 2：iMOTION 運(yùn)動(dòng)控制引擎加 ARM Cortex-M0 圖表和功能(圖片：Infineon Technologies)

IMC300 的保護(hù)功能包括欠壓/過壓、過流、過熱、電機(jī)門關(guān)閉、轉(zhuǎn)子鎖定、故障報(bào)告、最小死區(qū)時(shí)間和直通。控制功能包括 小號inusoidal FOC，帶傳感器/傳感器，三或二相調(diào)制，磁場減弱，零向量制動(dòng)，集成PFC，并集成自舉。

IMC300 及其前身 IMC100 共享相同的 MCE 2.0 實(shí)施，提供具有 PFC 控制、多重保護(hù)功能和腳本引擎的即用型解決方案。

通過將 MCE 應(yīng)用于電機(jī)控制，客戶可以專注于系統(tǒng)應(yīng)用，該系統(tǒng)應(yīng)用完全獨(dú)立于內(nèi)置的 Arm 微控制器。該 MCU 提供一組靈活的外設(shè)，可用于多種用途，例如系統(tǒng)功能、特定通信或驅(qū)動(dòng)器監(jiān)控(圖 3)。

圖 3：IMC300 電路應(yīng)用(圖片：Infineon Technologies)

英飛凌科技 iMOTION 產(chǎn)品營銷經(jīng)理 Ingo Skuras 表示：“這背后的主要想法是讓客戶輕松轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)?！?“幾年來，我們已經(jīng)看到了對大多數(shù)電機(jī)進(jìn)行電子控制的趨勢——不僅僅是開或關(guān)，還有所謂的變速驅(qū)動(dòng)器。我們確實(shí)有解決方案，基本上客戶無需任何編程即可使用：只需將它們配置為相應(yīng)的電機(jī)用途，然后它就會運(yùn)行。通常，完成此操作需要半小時(shí)到一個(gè)小時(shí)?！?/p>

MCE 集成了所有必要的硬件和軟件組件，以及所有必要的保護(hù)功能，從而減少了 BOM。它經(jīng)歷了不斷的改進(jìn);通常每年發(fā)布兩個(gè)版本。

將更多智能傳輸?shù)?A/D 轉(zhuǎn)換器或定時(shí)器等外設(shè)的電機(jī)控制算法可減少 CPU 內(nèi)核的負(fù)載。通過包含集成現(xiàn)代 32 位架構(gòu)的小型控制器的解決方案，應(yīng)用程序設(shè)計(jì)人員可以使用這種釋放的 CPU 容量。

iMOTION 控制器實(shí)現(xiàn)了一種適用于生產(chǎn)環(huán)境的算法，并支持家用電器的功能安全要求，使設(shè)計(jì)符合這些市場的要求標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù) UL/IEC 60730(B 類)，IMC300 設(shè)備針對需要功能安全的應(yīng)用進(jìn)行了預(yù)認(rèn)證。

審核編輯：湯梓紅