Renesas Electronics progetta diversi circuiti integrati di controllo motore per la Cina
Sotto la duplice pressione di carenza di energia e severi requisiti di protezione ambientale, maggiore efficienza energetica, migliori prestazioni dinamiche e minore rumore operativo sono diventati l'inevitabile tendenza della progettazione di motori elettrici. Pertanto, la conversione dal tradizionale design del motore CA ai vantaggi di efficienza, rumore, peso, durata e altri vantaggi del motore CC senza spazzole (BLDC) / motore passo-passo (SM), sta diventando anche un punto caldo per i progettisti di applicazioni di controllo motore . .
Motore brushless 120 ° DC e controllo del motore passo-passo
Come è noto, l'intervallo tra i tre sensori Hall è 120 ° e ciascun segnale Hall viene commutato in base alla direzione del polo magnetico rotante. In base allo stato dei tre segnali Hall, le informazioni sulla posizione possono essere ottenute una volta ogni 60 ° (6 modalità per ciclo). Se la modalità di conduzione di ciascuna fase viene commutata in base alla temporizzazione, il flusso magnetico rotante viene generato come mostrato nella figura seguente, in modo che il rotore ottenga un momento e ruoti.
Il calcolo della velocità di rotazione del motore si ottiene dalla differenza tra il valore del conteggio del timer corrente e il valore del conteggio del timer prima di 2π [rad]. Il valore del conteggio del timer viene ottenuto da un interrupt esterno attivato dal segnale Hall, durante il quale il timer TAU è sempre libero di contare. Questo metodo di misurazione della velocità è ugualmente applicabile anche se vi sono deviazioni posizionali nei tre sensori Hall.
Per avviare il motore e ottenere le informazioni sulla posizione del rotore, è necessario fornire al motore una temporizzazione di inizio di 60 °. Ciò attiva l'interrupt esterno corrispondente al segnale Hall e esegue continuamente il controllo della commutazione per consentire al motore di ruotare. Il valore di regolazione del rapporto di servizio in qualsiasi momento (n) è calcolato dalla seguente formula, realizzando così la regolazione della velocità di rotazione del motore.
Un motore passo-passo è un motore di controllo ad anello aperto che converte un segnale elettrico di impulso in uno spostamento angolare o uno spostamento lineare. In caso di sovraccarico, la velocità e la posizione di arresto del motore dipendono solo dalla frequenza del segnale di impulso e dal numero di impulsi e non sono influenzate dalle variazioni di carico. Quando il driver stepper riceve un segnale a impulsi, aziona il motore passo-passo per ruotare un angolo fisso nella direzione impostata, chiamato "angolo di passo", e la sua rotazione viene eseguita passo dopo passo ad un angolo fisso. Lo spostamento angolare può essere controllato controllando il numero di impulsi per ottenere un posizionamento preciso. La velocità e l'accelerazione del motore possono essere controllate controllando la frequenza degli impulsi per raggiungere lo scopo della regolazione della velocità.
Progettato per il mercato cinese
Per le applicazioni di controllo motore cinesi sempre più mature, Renesas Electronics ha introdotto una serie di prodotti MCU specificamente per il mercato cinese, con l'obiettivo di ottenere elevate prestazioni di elaborazione con il minor consumo energetico, maggiore potenza di calcolo e funzioni periferiche.
Serie R7F0C009
R7F0C009 è un microcomputer a chip singolo a piccola capacità sviluppato da Renesas Electronics per biciclette elettriche, utensili elettrici, elettrodomestici e altre applicazioni che richiedono il controllo di motori brushless CC. Il core RL78 non ha solo un oscillatore on-chip di alta precisione (± 2%), una CPU con una frequenza operativa di 24 MHz e altre funzioni standard incorporate. Utilizza inoltre un'istruzione moltiplicatore e moltiplicazione della famiglia R8C con record di tracciamento verificabili, come timer RD / RJ, controller di collegamento eventi, amplificatore operazionale a 1 canale e comparatori analogici a 2 vie, che consentono di costruire il sistema in un costo complessivo inferiore per dimensioni più compatte e un minore consumo energetico.
Le serie di MCU sono configurate con 30-44 pin e un massimo di 16KFlash. Il chip integra fino a 12 canali di ADC e timer RD dedicato per il controllo del motore per l'azionamento PWM trifase. È particolarmente adatto per motori brushless DC perché può emettere 3 coppie di forme d'onda PWM che non si sovrappongono e invertono.
L'Event Link Controller (ELC) può utilizzare il timer per attivare (automatico / delay) il campionamento A / D senza l'intervento della CPU per migliorare le prestazioni di controllo del motore.
R7F0C009MCU integra anche un amplificatore di guadagno programmabile e un comparatore per supportare il confronto a 2 canali (alta / bassa velocità selezionabile), modalità di viaggio ad alta velocità (feedback corrente motore per prevenire la protezione da sovracorrente) e modalità di viaggio a bassa potenza a bassa potenza (rilevamento batteria) essere utilizzato per la protezione del monitoraggio corrente.
Inoltre, la maggior parte dei pin dell'MCU può supportare una grande uscita di corrente di 40 mA, che può ridurre il numero di componenti esterni dell'azionamento e ridurre ulteriormente i costi. Renesas Electronics fornisce inoltre progetti di riferimento per i controllori per biciclette elettriche e gli elettroutensili DC brushless per microcontrollori di controllo motore, riducendo i tempi di ingresso dei clienti e il ciclo di sviluppo del prodotto.
Serie R7F0C014
Il mercato di riferimento della serie di microcontrollori R7F0C014 è bloccato nel controllo motore inverter, modem software, elettrodomestici, dispositivi mobili, apparecchiature mediche e sanitarie e altri dispositivi elettronici di consumo, apparecchiature per ufficio, apparecchiature industriali e altri campi. La serie presenta anche il core RL78 ed è disponibile in package LQFP a 32 pin (passo pin 0,8 mm) e 64 pin (passo 0,5 mm e 0,65 mm).
L'R7F0C014 non solo ha un oscillatore on-chip ad alta precisione (± 1%), una CPU con frequenza di funzionamento a 32 MHz e altre funzioni standard incorporate, ma utilizza anche una famiglia R8C più rapida e che moltiplica e accumula più rapidamente rispetto a RL78 / G13 serie. La funzione di comando con traccia verificabile, come il timer RD / RG per l'azionamento PWM trifase, il controller di trasferimento dati, il controller di collegamento eventi, può incorniciare il sistema a un costo complessivo inferiore per dimensioni più compatte e un minore consumo energetico.
Inoltre, supporta anche il funzionamento a tensione larga (tensione di lavoro 1,6 V - 5,5 V) e un numero elevato di funzioni per supportare la sicurezza funzionale (come la funzione di test del convertitore A / D) e Flash ad alta capacità (128KBFlash , 8KBRAM, 8KB) Flash dati, gli utenti possono aggiungere un gran numero di codici relativi alla sicurezza per soddisfare i requisiti di sicurezza e IEC.
Serie R7F0C806 / 807
La serie di microcontrollori R7F0C806 / 807 è dotata di un oscillatore on-chip ad alta precisione ± 2% (TA = 0 + 40 ° C), che consente di far funzionare la CPU fino a 20 MHz con reset all'accensione e watchdog opzionale integrati temporizzatori. Aiuta il sistema a raggiungere dimensioni più compatte e un basso consumo energetico, rendendo l'intero sistema meno costoso. Inoltre, R7F0C806 / 807 ha un circuito di controllo di uscita in tempo reale integrato che può realizzare contemporaneamente l'uscita a 8 canali attraverso la modalità di uscita PWM del timer, che aiuta i clienti a sviluppare il controllo del motore DC brushless e il controllo del motore passo-passo (due allo stesso tempo).
Disponibile in package SSOP e SOP a 20 pin e in un array flash 4KB-8KB, la famiglia è ideale per piccoli elettrodomestici e applicazioni consumer generiche.
Nelle applicazioni pratiche, utilizzando la funzione di uscita PWM del TAU, è possibile controllare un motore DC o due motori passo-passo; generando un interrupt causato da INTP0, l'uscita può essere interrotta; tramite l'impostazione del software, può essere forzato a tagliare. Selezionare tra le quattro uscite di uscita Hi-Z, uscita di basso livello, uscita di alto livello e disabilitare l'uscita di taglio.
