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Texas Instruments

Entwicklungs-Kit für Elektroantriebe mit Field-Oriented Control

18. November 2013, 16:49 Uhr | Michael Seidl

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LaunchPad mit »C2000 Piccolo«

Das kompakte LaunchPad »LaunchXL-F28027F« ist mit einem Mikrocontroller der Reihe »TI C2000 Piccolo« bestückt. Der 32-Bit-Mikrocontroller umfasst einen 12-Bit-A/D-Wandler mit 13 Kanälen und einer Abtastrate von bis zu 4,6 MHz sowie vier hoch auflösende PWM-Module. Die CPU lässt sich bis zu 60 MHz takten und hat Zugriff auf 6 KByte RAM und 64 KByte Flash-on-Chip. Außerdem sind eine SPI- und eine I2C-Schnittstelle integriert. Hinzu kommt ein UART. Anwendungen, die auf Basis des Mikrocontrollers »Piccolo F28027F« entwickelt wurden, lassen sich auch auf preisgünstigere Modelle der F2802x-Familie portieren.

Auf dem »InstaSPIN-FOC-LaunchPad« ist zudem ein JTAG-Echtzeit-Emulations-Tool (Joint Test Action Group) vorhanden. Die Anbindung des »LaunchXL-F28027F« an einen PC erfolgt, ebenso wie bei den anderen LaunchPads von TI, über eine USB-Schnittstelle. Über den PC kann der Entwickler Anwendungen programmieren, debuggen und evaluieren. Die USB-Schnittstelle stellt zudem eine serielle UART-Verbindung zwischen dem Mikrocontroller und dem Host-Rechner zur Verfügung.

TIs »InstaSPIN-FOC«-Software mit dem Software-Sensor FAST ist im ROM des Mikrocontrollers enthalten. Für die Software fallen keine zusätzlichen Kosten an. Außerdem stellt TI für die Entwicklung und Evaluierung mit »MotorWare« Motorsteuerungs-Bibliotheken (Module, Treiber, Beispielsysteme, Dokumentation) zur Nutzung bereit.

BoosterPack für FOC-Anwendungen

Die zweite Komponente des Entwicklungs-Kits ist das Motor Drive BoosterPack »BoostXL-DRV8301«. Es ist speziell auf die Anforderungen von »InstaSPIN-FOC« abgestimmt. Ein Bestandteil des BoosterPack ist der Gate-Driver-IC DRV8301 für bürstenlose Dreiphasen-Elektromotoren mit drei Halbbrücken-Treibern sowie Unterstützung von drei beziehungsweise sechs PWM-Eingängen.

Der DRV8301 ist für Versorgungsspannungen zwischen 6 und 60 V ausgelegt und kann externe MOSFETs mit bis zu 1,7 A (Quelle) und 2,43 A (Senke) treiben. Des Weiteren bietet der DRV8301 integrierte Operationsverstärker für eine bidirektionale Messung des Motorstroms in zwei Phasen. Ein ebenfalls integrierter Abwärtsregler kann aus der Zwischenkreisspannung (6 bis 60 V) eine konfigurierbare Ausgangsspannung mit einem Strom von bis zu 1,5 A erzeugen.

Neben dem DRV8301-IC sind auf dem BoosterPack MOSFETs der Reihe »NexFET« von TI integriert. Die Komponenten der »NexFET«-Serie ermöglichen eine beidseitige Wärmeableitung, was einen um 80 Prozent besseren Wärmetransport zur Folge hat. Zudem wird im Standardgehäuse eine 50 Prozent höhere Stromdichte erreicht. Im BoosterPack »BoostXL-DRV8301« verwendet TI einen 6-x-N-Kanal-NexFET-MOSFET der Reihe CSD18533Q5A in einem SON-Kunststoffgehäuse von 5 x 6 mm. Der IC weist einen Einschaltwiderstand von RDS(on) von weniger als 6,5 Ohm auf. An den Ausgängen U, V und W des BoosterPack stehen 10 A zur Verfügung, so dass auch leistungsstarke Anwendungen unterstützt werden.

Zielgruppen

Mit dem »InstaSPIN-FOC LaunchPad« und Motor Drive BoosterPack spricht TI zum einen kleinere Ingenieurbüros an, die Erfahrungen mit der sensorlosen FOC sammeln wollen oder entsprechende Produkte entwickeln möchten. Zum anderen kommt das LaunchPad für den Bereich Aus- und Weiterbildung in Betracht, etwa Fachhochschulen, Technische Universitäten, Berufsschulen und Ausbildungsbetriebe. Solche Einrichtungen erhalten mit dem LaunchPad die Möglichkeit, Auszubildende und Studenten auf einfache und preisgünstige Weise in eine Motorsteuerungstechnik einzuführen, die in den kommenden Jahren in vielen Anwendungsbereichen an Bedeutung gewinnen wird.

Michael Seidl ist als Business Development Manager bei Texas Instruments in Freising bei München tätig.

SPS IPC Drives: Halle 6, Stand 136