Motor-Treiber-ICs Hochintegriert mit Gate-Treiber, Math-Coprozessor und mehr

Von Gerd Kucera

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Die beiden Motor-Controller IMD700A und IMD701A erweitern die MOTIX-Motion-Lösungen von Infineon. Besonderes Merkmal ist der hohe Integrationsgrad mit MCU, 3-Phasen-Gate-Treiber, Math-Coprozessor, PWM-Timer, serielle Kommunikation (einschließlich CAN) nebst vielfältiger Schutzfunktionen für BLDC- & PMSM-Motoren. Quelle und Senke der Treiber sind bis 1,5 A konfigurierbar, um eine Vielzahl von MOSFET-Typen nutzen zu können.

Die MOTIX-Controller IMD70xA kombinieren alle Funktionen des 3-Phasen-Gate-Treiber-ICs MOTIX 6EDL7141 mit XMC1404-Mikrocontroller (MCU) in einem Gehäuse, dessen Peripherie und Spezifikationen für Motorsteuerungen und Antriebe optimiert wurden.
Die MOTIX-Controller IMD70xA kombinieren alle Funktionen des 3-Phasen-Gate-Treiber-ICs MOTIX 6EDL7141 mit XMC1404-Mikrocontroller (MCU) in einem Gehäuse, dessen Peripherie und Spezifikationen für Motorsteuerungen und Antriebe optimiert wurden.
(Bild: Infineon )

Im Vergleich zu herkömmlichen bürstenbehafteten Motortreibern sind bürstenlose DC-Motortreiber (BLDC) leiser, leichter und beanspruchen einen insgesamt kleineren Bauraum bei gleichzeitig höherer Zuverlässigkeit. Bürstenlose Gleichstrommotor-Treiber gibt es in ein-, zwei- und dreiphasigen Konfigurationen. Am weitesten verbreitet sind jedoch dreiphasige BLDC-Motor-Treiber.

Entsprechende BLDC-Motor-Treiber-ICs bieten zwar hohe Geschwindigkeiten, eine längere Lebensdauer und einen geringeren Platzbedarf, doch sind dreiphasige bürstenlose DC-Motorsteuerungen/Treiber im Vergleich zu herkömmlichen Motor-Treibern teurer und schwieriger zu programmieren, betont Infineon. Dies liege etwa daran, dass 3-phasige bürstenlose DC-Motor-Treiberschaltungen auf Präzision und Genauigkeit bei der Drehzahl- und Drehmomentsteuerung ausgelegt sind.

Das bewährte Portfolio der dreiphasigen Motortreiber von Infineon bietet eine Reihe von BLDC-Motorsteuerungen mit Funktionen wie integriertem Schutz, Überwachung und Diagnose mit einem hohen Integrationsgrad. Ergänzt wird dies durch Infineon-eigene Mikrocontroller, Sensoren, Transceiver, Spannungsregler und MOSFETS für komplette Systemlösungen.

IMD70xA: Ansteuerung für batteriebetriebene Anwendungen

Immer häufiger kommen bürstenlose Dreiphasen-Gleichstrommotoren (BLDC-Motoren) in batteriebetriebenen Produkten zum Einsatz, weil sie dort zahlreiche Vorteile haben, konstatiert Infineon. Doch stelle die Reduzierung von Größe und Gewicht zugunsten einer besseren Ergonomie und längeren Batterielebensdauer eine große Herausforderung für den Elektronikentwurf dar. Deshalb will Infineon mit den programmierbaren Motorcontrollern MOTIX IMD700A und IMD701A Abhilfe schaffen. Die 9 mm x 9 mm großen und 64-poligen IC im VQFN-Gehäuse liefern den gewünschten Integrationsgrad und höhere Leistungsdichte, die für beispielsweise Akku-Werkzeuge, Gartengeräte, E-Bikes und fahrerlose Transportsysteme geeignet sind.

Der Interne Aufbau des Motion-Controllers IMD700A.
Der Interne Aufbau des Motion-Controllers IMD700A.
(Bild: Infineon )

Zwei neue hochintegrierte Chips

Die MOTIX-Controller IMD700A und IMD701A kombinieren alle Funktionen des 3-Phasen-Gate-Treiber-ICs MOTIX 6EDL7141 mit XMC1404-Mikrocontroller (MCU) in einem Gehäuse, dessen Peripherie und Spezifikationen für Motorsteuerungen und Antriebe optimiert wurden. Die XMC1404-MCU von Infineon enthält einen MATH-Koprozessor, der mit 96 MHz getaktet ist. Dadurch werden Rechenvorgänge verbessert, die häufig in sensorlosen feldorientierten Steuerungsalgorithmen (FOC) für eine höhere Systemleistung verwendet werden. Darüber hinaus besitzt der XMC1404 die meisten der High-End-Schnittstellen der XMC4000-Familie, darunter PWM-Timer, Positionsschnittstelle (POSIF) und serielle Kommunikationsmodule, einschließlich CAN.

Mit dem Motorsteuerungs-IC lässt sich die Anstiegsgeschwindigkeit des Gate-Treibers regeln, um die EMI des Systems zu minimieren. Die IMD70xA-Controller unterstützen eine einstellbare Gate-Treiber-Versorgungsspannung auch bei niedrigen Batteriespannungen, etwa durch integrierte High- und Low-Side-Ladepumpen. Durch die digitale Konfiguration des Gate-Treibers, lasse sich das EMI-Verhalten optimieren, ohne Bauteiländerung auf der Platine. Integriert sind auch sämtliche für Motorantriebe spezifischen Systemschutzfunktionen wie OCP, UVLO, Übertemperatur und Rotorblockadeerkennung, erklärt Infineon, um die Zuverlässigkeit und Robustheit zu erhöhen.

Die neuen Bauteile bieten eine integrierte Präzisions-Stromversorgung und einen Stromsensor-Verstärker, um Peripherie-Schaltungen, externen Komponenten sowie Platz auf der Leiterplatte einzusparen. Gleichzeitig bieten die Bauteile den Entwicklern verbesserte Möglichkeiten für das System-Packaging, um Herausforderungen bei der Unterbringung von Motorantrieben in kleinen und ungünstig geformten Hohlräumen zu meistern. Ein GUI-Tool hilft bei der Programmierung.

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