Ein „Predriver“-IC bietet Flexibilität und Sicherheit bei der Auslegung Wie lassen sich Motoren optimal ansteuern?

Kleine, bürstenlose Gleichstrommotoren (BLDC – Brush Less DC) setzen sich immer mehr durch, sie verdrängen die mechanisch kommutierten Motoren und sind heute bereits im Consumer-Bereich zu finden. Motoren mit Betriebsspannungen bis zu 50 V und Leistungen zwischen einigen 10 bis wenigen 100 W werden am meisten nachgefragt. Aber wie lassen sich diese Motoren optimal ansteuern?

Ein „Predriver“-IC bietet Flexibilität und Sicherheit bei der Auslegung

Kleine, bürstenlose Gleichstrommotoren (BLDC – Brush Less DC) setzen sich immer mehr durch, sie verdrängen die mechanisch kommutierten Motoren und sind heute bereits im Consumer-Bereich zu finden. Motoren mit Betriebsspannungen bis zu 50 V und Leistungen zwischen einigen 10 bis wenigen 100 W werden am meisten nachgefragt. Aber wie lassen sich diese Motoren optimal ansteuern?

Im neuen Predriver TMC603 von Trinamic wurde eine Reihe innovativer Konzepte realisiert, die dieses Aufgabenfeld adressieren. Auf dem Blockschaltbild (Bild 1) sieht zunächst alles einmal recht einfach aus – links der Mikrocontroller, rechts die drei Halbbrücken für die Ansteuerung und daran angeschlossen der dreiphasige, durch Permanentmagnete erregte BLDC-Motor. Dazwischengeschaltet ist ein Block mit Namen „Predriver“. Der Entwickler, der die Aufgabe hat, diesen Block mit Leben zu füllen, sieht sich mehreren Herausforderungen gegenüber.

Den „weißen Fleck“ füllen

Niederohmige N-Kanal-MOSFET-Brücken erlauben eine hocheffiziente und verlustleistungsarme Ansteuerung von BLDC-Motoren. Zur Ansteuerung der MOSFETs werden einige Hilfsspannungen mit richtigem Niveau benötigt und es gilt, das korrekte Timing sicherzustellen. Ströme müssen präzise erfasst und geregelt werden, wobei etwaige Shunt-Widerstände die Effizienz reduzieren. Das Durchzünden der MOSFET-Halbbrücken muss ausgeschlossen und das „break before make“ sichergestellt werden, auch für die neue Generation von MOSFETs mit vergleichsweise hoher Gate-Drain- Ladung QGD. Es werden Diagnose- und Schutzfunktionen benötigt, die Fehlfunktionen wie Überstrom oder Kurzschlüsse erkennen und Schaden ausschließen.