magyar elektronika

E-mail cím:*

Név:

{a-feliratkozással-elfogadja-az-adl-kiadó-kft-adatvédelmi-és-adatkezelési-tájékoztatóját-1}

EBV linkAz EBV Elektronik a Power Integrations együttműködésével kifejlesztette az EBV BridgeSwitch MB-t – a BridgeSwitch áramkörön alapuló egyfázisú BLDC motorvezérlő megoldását.

 

 

 

 

Az elektromos motor az emberiség történetének leghatékonyabb energiaátalakítója, rekordszintű hatékonysága akár 99,05% is lehet. Számos alkalmazásban veszik igénybe az elektromos energia mechanikává történő átalakítására, azonban nem mindegyik elektromos motort alkalmazzák azonos mértékben: a leggyakrabban használt változatok a háromfázisú és az egyfázisú váltakozó áramú indukciós motorok (AC IM). Míg a háromfázisú váltakozó áramú indukciós motorokat széles körben használják igényes ipari alkalmazásokban, addig az egyfázisú váltakozó áramú IM-ek felhasználása az alacsony hatékonyságuk, fordulatszám-szabályozási összetettségük és alacsony nyomatékuk miatt otthoni készülékekre, háztartási cikkekre, kis szivattyúkra és hasonló nem kritikus alkalmazásokra korlátozódik.
A kefe nélküli egyenáramú (Brushless DC – BLDC) motorok megjelenésével azonban ez a helyzet az egyfázisú megoldások javára változott. Az indukció helyett állandó mágnesekkel létrehozott mágneses mezőre támaszkodva a BLDC kialakítás kiküszöbölte az egyfázisú indukciós motor legtöbb sajátságos hátrányát. Ennek eredményeként az egyfázisú HV BLDC (nagy feszültségű BLDC) motorok nagyon vonzó megoldásokká váltak számos olyan alkalmazás számára, amelyekben a hagyományos indukciós motorok nem tudtak megfelelni a követelményeknek. Sokkal egyszerűbb és könnyebb kivitelűek, szélesebb fordulatszám-tartományon vezérelhetők, nagyobb hatásfokkal rendelkeznek és mindezt csökkentett költségek mellett.

 

EBV 1

A BridgeSwitch™ alkalmas HV ventilátor, szivattyú és kompresszor-inverter alkalmazásokhoz

 

HV BLDC motorok és meghajtók

A váltakozó áramú indukciós motorokkal ellentétben a BLDC-k nem táplálhatók közvetlenül a hálózatról. Ehelyett speciális inverter-meghajtó áramköröket kell használni, amelyek a tekercsükön keresztül irányítják az áram irányát a rotor szögének megfelelően. Ez nagyon hatékony és pontos sebességszabályozást tesz lehetővé. Az optimális inverter-meghajtó megoldás kiválasztása azonban kritikus lépés a rendszertervezés folyamatában.
A meghajtó áramkör általában teljeshíd-topológiát használ – a motor tekercsei két félhíd (más néven H-híd) közé vannak kapcsolva egyfázisú BLDC vagy több félhíd többfázisú BLDC esetében – lehetővé téve az áramfolyam irányának a vezérlését. Ehhez a topológiához azonban nagyon pontos időzítésre van szükség, amely figyelembe veszi a MOSFET Gate kapacitásának feltöltéséből adódó késleltetést, a jel terjedését, az induktív terheléseket és egyéb kapcsolási időzítést befolyásoló tényezőket. Ennek eredményeként a diszkrét alkatrészekkel megvalósított tervezés jelentősen bonyolulttá válhat a rendszer megbízható működésének megvalósítása és az áramcsúcsok megelőzése érdekében. Itt segíthetnek olyan speciális integrált megoldások, mint a Power Integrations BridgeSwitch™ családjának tagjai, amelyek sokkal kevesebb helyet foglalnak el, mint a velük egyenértékű diszkrét kialakítás, emellett különféle védelmi és hibajelentési funkciókat tartalmazhatnak, biztosítva a nagyon megbízható működést, miközben jelentősen csökkentik a tervezés bonyolultságát és a piacra kerülés idejét.
A Power Integrations (PI) a szegmens élenjáró félvezetőgyártója, amely a nagyfeszültségű alkalmazásokban használt nagy teljesítményű félvezetőkre specializálódott. A BridgeSwitch™ integrált H-hídcsaládja intelligens vezérlési logikát tartalmaz számos védelmi funkcióval ellátva, két N-csatornás tápellátású FREDFET (Fast Recovery Diode Field Effect Transistor) eszközzel kombinálva, amelyek ideálisak a rendkívül hatékony, nagyteljesítmény-kapcsolású inverteralapú motorvezérlők számára, akár 400 W-ig hűtőborda nélkül, az ultralágy és ultragyors intrinsic (szennyezetlen szerkezeti) diódastruktúrájuknak köszönhetően.
A BridgeSwitch™ család robusztus, átfogó hibajelentést és kiváló hatékonyságot biztosít, ezért tökéletes választás a legszélesebb körű alkalmazásokban, ahol helykihasználási probléma jelentkezik: például HV ventilátorok, kompresszorok és szivattyúk különböző alkalmazásaiban (porszívók, mosogatógépek, páraelszívók, mosógépek, légkondicionálók, hűtőszekrények stb.)


EBV BridgeSwitch MB: a hatékony egyfázisú BLDC motorvezérlés megvalósításának sikertörténete

A Power Integrations együttműködésével az EBV Elektronik kifejlesztette az EBV BridgeSwitch MB-t – a BridgeSwitch referenciatervén alapuló teljes egyfázisú BLDC motorvezérlő megoldást. Az EBV BridgeSwitch MB demonstrálja a tervezés egyszerűségét a BridgeSwitch integrált H-hídjaival, lehetővé téve a hibajelentési és védelmi funkcióik egyszerű értékelését és feltárását tényleges alkalmazásokban.
Az EBV BridgeSwitch MB kártya használata nagyon egyszerű, és csak egy külső, 220 V-os váltakozó áramú tápegységre van szüksége, mivel beépített AC / DC átalakítóval rendelkezik. A NYÁK kialakítása moduláris koncepciót követ, lehetővé téve az egyes részmodulok fizikai elválasztását, távol a nagyfeszültségű alkatrészektől és magától a motortól. Az elkülönített SWD (Serial Wire Debug) programozó / hibakereső interfész tovább csökkenti a berendezés károsodásának és az áramütésnek a kockázatát, még akkor is, ha a kártya közvetlenül a hálózatra csatlakozik, olyan esetekben, amikor nincs leválasztó transzformátor.

 

EBV 2

EBV BridgeSwitch MB

 

A nagyfeszültségű egység

A nagyfeszültségű (HV) egység magában foglalja az AC tápellátás bemeneti fokozatát és a kapcsolt kimeneti fokozatot két BRD1160C BridgeSwitch integrált H-híddal. A HV szakasz tartalmaz továbbá egy külső áramérzékelő áramkört (opcionális) és egy NTC tüskesort a távoli hőérzékeléshez. A komplett kapcsolási áramkört tartalmazó teljes NYÁK-felület mérete (mindkét BridgeSwitch eszköz a támogató elemekkel együtt) csak 30 × 38 mm, ami jól bizonyítja az integrált BridgeSwitch eszközök alkalmazásával megvalósított helytakarékosságot. Ennek oka egyrészt a mindössze 9,4 × 10,8 mm-es kompakt méretű InSOP-24C tok, másrészt ezekhez az eszközökhöz nincs szükség további hűtőbordára. A hely csökkentéséhez további hozzájárulást nyújt az a tény, hogy a BridgeSwitch IC-k logikai egysége nem igényel külön áramellátást, ami minimálisra csökkenti a külső alkatrészek számát.
A HV egység tartalmazza a Power Integrations LinkSwitch-TN2-t is, amely egy off-line tápegység IC integrált MOSFET-tel és rendszerszintű védelemmel, buck módban csatlakoztatva, amely a mikrokontroller egység (MCU) áramellátásának biztosítására használható.


A mikrokontroller-egység

Az EBV BridgeSwitch MB kialakítása az NXP LPC804 Arm®Cortex®-M0 + 32 bites MCU-n alapul, amely touch-interfészt, programozható logikai egységet (PLU) és safety könyvtárakat tartalmaz – amelyek megfelelnek az IEC60730 B osztályú háztartási biztonsági követelménynek. Bár a BridgeSwitch IC-kkel kombinálva még egy 8 bites MCU is megfelelő lenne, az LPC804 nagyszerű lehetőséget nyújt további szoftverek futtatásához, csökkentve ugyanakkor az elavulás kockázatát. A PLU az LPC804 MCU legfigyelemreméltóbb sajátossága, amely lehetővé teszi az összes vezérléssel kapcsolatos PWM művelet végrehajtását egyetlen órajel alatt, ezzel szinte autonóm kommutációt biztosít, ami lehetőséget nyújt az MCU-mag számára a többi utasítás végrehajtására, amelyek lehetővé teszik a hibakeresést futás közben, még akkor is, amikor a motor forog. A programozás és a hibakeresés a szigetelt SWD (Serial Wire Debug) interfészen keresztül végezhető el.
A NYÁK ezen része három hibajelző LED-et is tartalmaz (hő, feszültség és áram), amelyek a túláram, a túl/alul-feszültség és a hőhibák jelzésére szolgálnak. A hibaeseményekről a BridgeSwitch eszközök egy egyvezetékes, kétirányú interfészen keresztül jeleznek az MCU-nak.
Bár az EBV BridgeSwitch MB-t úgy tervezték, hogy 5 V-ot vegyen le a HV DC buszról, egy kétpólusú csavaros kapocs lehetővé teszi az MCU áramellátását külsőleg, amennyiben az MCU-egységet leválasztják. Ez rendkívül hasznos élő tesztek, mérések és kiértékelések végrehajtásakor, csökkentve az áramütés kockázatát.

 

EBV 3

EBV BridgeSwitch MB – Egyszerűsített blokkdiagram

 

A felhasználói felületegység

Az EBV BridgeSwitch MB kettős felhasználói felületet biztosít a motor vezérléséhez: lehetővé teszi a sebességszabályozást akár egy elszigetelt tengely-potenciométerrel, akár egy kapacitív érintőcsúszkával. A szigetelt potenciométer-tengely megakadályozza, hogy a felhasználók közvetlenül érintkezzenek az egységgel. Érintőcsúszka használatakor a felhasználói felület leválasztható és védőüveg alá helyezhető, megakadályozva az áramköri kártyával való közvetlen érintkezést, csökkentve ezzel az áramütés kockázatát.

 

Következtetés

Az EBV BridgeSwitch MB valós példával, egyértelműen bemutatja a BridgeSwitch kompakt és hatékony H-hídjainak előnyeit, rávilágítva az ebből fakadó egyszerűségre és megbízhatóságra a hasonló tervezésnél. Versenyképes árával és számos előnyével a BridgeSwitch tökéletes megoldás az egy- és többfázisú BLDC motorok vezérlésére a fogyasztói, és az ipari területekre egyaránt.
Az EBV Elektronik mint vezető félvezető-disztribútor Európában, széles gyártói portfóliójából a legújabb alkatrészek és félvezető-megoldások teljes és folyamatos ellátását garantálja. Vegye fel a kapcsolatot az EBV technológiai és piaci szakértőivel, hogy megbizonyosodhasson arról, hogy az alkalmazásaihoz a legoptimálisabb megoldást választja!

 

Több mint disztribúció – EBV Elektronik!

 

Gnyálin István

EBV Elektronik Kft.
1117 Budapest, Budafoki út 91–93.
Tel.: +36 30 470 34 96
E-mail: istvan.gnyalin@ebv.com
www.ebv.com