Kondensator-Drossel-Kombination
Ansteuermodul für bidirektionale Motoren
Für die wirtschaftliche Steuerung von bidirektionalen Wechselstrommotoren nutzt STMicroelectronics in seinem Referenz-Design die Vorteile des neuen Kombi-Bauelements Epcos LCap. Bei diesem sind ein Motorbetriebs-Kondensator und eine Drosselspule in einem robusten Gehäuse vergossen.
Bidirektionale, asynchrone Standard-Induktionsmotoren, wie sie in Waschmaschinen eingesetzt werden, enthalten eine Primär- und eine Anlaufwicklung. Zum Starten des Motors in der gewünschten Laufrichtung ist ein Motorstart-Kondensator erforderlich, der die Phase auf die entsprechende Wicklung umschaltet. Traditionell werden zur Motorsteuerung (Ein/Aus, Laufrichtung) elektromechanische Schalter verwendet, die allerdings deutliche Nachteile aufweisen: Sie erzeugen Umschaltgeräusche und haben ein höheres Ausfallrisiko sowie eine kürzere mittlere Lebensdauer als elektronische Bauelemente. Daher besteht große Nachfrage nach elektronischen Steuerungen, mit denen sich elektromechanische Komponenten wie Relais ersetzen und so die Lebensdauer der Schaltungen erhöhen lassen. Zudem sollen Strombedarf und Geräuschpegel der Antriebe gesenkt werden. Premium-Haushaltsgeräte wie hochwertige Waschmaschinen und Wäschetrockner mit anspruchsvollen Programmabläufen nutzen Antriebe, deren Drehzahl über Frequenzumrichter geregelt wird. Diese Lösungen gewährleisten eine variable Motorsteuerung und hohe Energieeffizienz.
Zuverlässige, kostengünstige Lösung
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Gemeinsam mit TDK hat STMicroelectronics eine kostengünstige elektronische Steuerung für bidirektionale Wechselstrommotoren entwickelt (siehe Bild 1). Das Design besteht aus folgenden Bauelementen:
- STM-Mikrocontroller (MCU)
- STM-Wechselstromschalter (Triac-Baureihen ACST, BTA und High Tj) zum Umschalten des Stroms auf die benötigte Wicklung
- Epcos-LCap zum Erzeugen der zweiten Phase für die Anlaufwicklung bzw. zum Schutz der Schalter vor Überströmen
Die neueste Generation von Triacs ist für diese Anwendung gut geeignet. Sie ermöglicht schnelle Schaltvorgänge, wobei für die Ansteuerung Gate-Ströme von 5 mA ausreichen. Zudem zeichnen sich diese Leistungshalbleiter durch hohe Stoßstrombelastbarkeit (ITSM) aus. Ein einzelner 16-A-Triac kann über einen Zeitraum von 20 ms einem Stoß- strom von 140 A sowie einer periodischen Stromänderungsgeschwindigkeit (dI/dt) von 100 A/μs standhalten.
- Ansteuermodul für bidirektionale Motoren
- Effektive Überstrombegrenzung mit integrierter Drossel - störsicher
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