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Texas Instruments

Leistungsdichte von Antrieben verdoppeln

24. Mai 2017, 8:11 Uhr | Heinz Arnold

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Auf die Anwendung zugeschnittene Referenz-Designs

Ein Referenzdesign mit einem kompakten 18-V-BLDC-Motor demonstriert, wie die Kombination aus der intelligentem Gate-Treiber DRV8323 und dem Power-Block CSD88584Q5DC eine Leistungsdichte von 11 W/cm³ erreicht und gemeinsam über mehr als 1 s einen Spitzenstrom von 160 A liefert. Das Referenzdesign arbeitet an Spannungen von 15 bis 21 V (5s Li-Ion-Battery) und nimmt die Maße 65 mm x 60 mm x 22 mm ein. Die Umgebungstemperatur gibt TI mit -20 bis +55 °C an. Das Referenzdesign zielt auf den Einsatz in schnurlosen Power-Tools, Gartengeräten und E-Bikes ab. Übersteigt die Spannung nicht 18 V bzw. die Leistung nicht 680 W, so sind zur Kühlung weder Kühlkörper noch Lüfter für den kontinuierlichen Betrieb erforderlich. Es lassen sich aber auch Systeme realisieren, die Leistungen bis 2 oder 3 kW erreichen.

Neben dem 18-V-BLDC-Motor-Referenzdesign stehen Ingenieuren noch weitere Motor-Referenzdesigns zur Verfügung, in denen die Power Blocks und Gate-Treiber zum Einsatz kommen. Das Three-Phase-Smart-Gate-Driver-Evaluation-Module (EVM) ermöglicht Designern das Ansteuern eines 15-A-Dreiphasen-BLDC-Motors mit dem Gate-Treiber DRV8323, dem Power Block CD88599Q5DC und dem Microcontroller-LaunchPad-Development Kit MSP430F5529. Das EVM ist für 99 Dollar imTI Store erhältlich.

Die neuen intelligenten Gate-Treiber der Reihe DRV832x stellt TI mit verschiedenen Peripherie- und Interface-Optionen zur Verfügung, damit die Ingenieure den jeweils geeignetsten Baustein für ihren Anwendungsfall auswählen können: mit oder ohne integrierten Abwärtswandler oder drei integrierten Current-Shunt-Verstärkern. Jede Option ist mit einem Hardware-Interface oder mit serieller Schnittstelle lieferbar und sitzt in einem QFN-Gehäuse (Quad Flat No-lead). Die intelligenten Gate-Treiber (5 mm x 5 mm), Abwärtsregler (6 mm x 6 mm), Current-Shunt-Verstärker (6 mm x 6 mm) und integrierten Abwärtsregler plus Current-Shunt-Verstärker (7 mm x 7 mm) kosten zwischen 1,41 und 2,26 Dollar.

Die Power Blocks CSD88584/99 werden in einem DualCool-SON-Gehäuse (Small Outline No-lead) angeboten, die eine Fläche von 5 mm x 6 mm einnehmen. Sie erreichen Durchbruchspannungen (BV_DSS) von wahlweise 40 und 60 V. Den typischen Einschaltwiderstand gibt TI mit 0,68 bzw. 1,7 mOhm an. Sie kosten 2,34 bzw. 2,63 Dollar.

Die Kombination aus der intelligentem Gatetreiber DRV8323 und dem Power-Block CSD88584Q5DC erreicht eine Leistungsdichte von 11 W/cm³ und liefert über mehr als 1 s einen Spitzenstrom von 160 A.