Hochintegrierte Motorantriebs-ICs

Mit integrierter Systemfehlerdiagnose

20. Oktober 2022, 15:30 Uhr | Von Cristian Ionescu-Catrina, Senior Product Marketing Manager bei Power Integrations

Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Open-Drain-Architektur

BridgeSwitch verbindet umfassende interne Fehlerschutzfunktionen mit externen Überwachungs- und Berichtsfunktionen auf Systemebene über einen bidirektionalen Fault-Bus (Bild 3). Dabei umfasst der interne Fehlerschutz einen zweistufigen thermischen Überlastschutz sowie einen hardwareprogrammierbaren, zyklusweisen Überstromschutz für beide FREDFETs. Auf der Systemebene umfasst die Überwachung vier Unterspannungspegel und einen Überspannungspegel auf dem Hochspannungs-Gleichstrom-Bus sowie externe Sensoren wie beispielsweise einen NTC-Temperatursensor, einen Schwingungssensor sowie die Möglichkeit, einen blockierten Motor, eine abgetrennte Motorphase oder eine laufende Überlast zu erkennen.

Auf einer Open-Drain-Architektur basierend, ermöglicht der einadrige Fault-Bus den BridgeSwitch-ICs, Statusaktualisierungen mittels eines 8-bit-Worts zu senden, wobei das achte Bit eine ungerade Parität liefert, um die Signalintegrität sicherzustellen. Er wird außerdem von der MCU zum für die folgenden Zwecke verwendet:

  • Senden von Befehlen an die BridgeSwitch-ICs
  • Senden von Abfragen an die BridgeSwitch-ICs zur Statusaktualisierung
  • Senden von Rücksetzbefehlen an ICs, die wegen eines Übertemperaturfehlers abgeschaltet sind

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Bild 3: BridgeSwitch-ICs verfügen über eine integrierte Fehlerdiagnose und einen bidirektionalen Fault-Bus sowie Berichts- und Hardwareschutzfunktionen zur Verbesserung der Zuverlässigkeit.
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Beim Einschalten wird der ID-Pin verwendet, um eine eindeutige IHB-Identifikation für jeden BridgeSwitch-IC festzulegen, sodass die MCU erkennen kann, welcher IC eine bestimmte Fehlermeldung geliefert hat; bei IHB1 ist der ID-Pin mit BPL verbunden, bei IHB2 ist der ID-Pin potenzialfrei und bei IHB3 ist der ID-Pin mit SG verbunden (Bild 4).

Darüber hinaus unterstützt die Einstellung der IHB-Identifikation eines jeden IC die Arbitrierung auf dem Single-Wire-Bus unter Verwendung des Device-ID-Zeitraums (tID). HB1 hat eine tID von 40 µs, die tID für HB2 beträgt 60 µs und die tID für HB3 ist 80 µs. Um sicherzustellen, dass die System-MCU immer die Busarbitrierung gewinnt, wird ihr standardmäßig eine tID von 160 µs zugewiesen.

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Bild 4: Die BridgeSwitch-Statusmeldung kombiniert den einadrigen Fehlerkommunikationsbus mit Geräte-ID-Programmierung (grün).
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Motor-Expert Suite beschleunigt die Markteinführung

Power Integrations’ Motor-Expert Suite bietet Funktionen für Drehzahl- und Stromregelkreise; sie umfasst eine eingebettete C-Anwendung, eine Bibliothek sowie eine grafische Benutzeroberfläche für die Steuerung, die einphasige und dreiphasige Designs mit BridgeSwitch-ICs unterstützt. Dadurch, dass sie eine grafische Schnittstelle für alle Parameter und Befehle sowie einen Terminal-Emulator für die Interaktion mit der Motorsteuerung im seriellen Modus bereitstellt, beschleunigt die Software die Markteinführung. Im Motion-Scope-Fenster werden lineare Echtzeit-Grafiken der Steuerungsvariablen angezeigt. Es lassen sich neue Funktionen und Anwendungsfälle hinzufügen, und die Benutzer können die Software problemlos auf eine MCU portieren.

Da die Software nur 14 kB Codespeicher und 5 kB SRAM benötigt, ist sie auch auf MCUs mit begrenzten Speicherressourcen einsetzbar. Die mit Motor-Expert entwickelte Software erfüllt die statischen (MISRA) und dynamischen Leistungsanforderungen hinsichtlich Latenz, Jitter und Ausführungszeit.


Schlussfolgerung

Entwickler können sich auf BridgeSwitch-ICs mit integrierter Systemfehlerdiagnose verlassen, um Feldrückläufer zu reduzieren und die Markteinführung zu beschleunigen. Diese selbstversorgten Halbbrücken-Motortreiber-ICs bieten den hohen Wirkungsgrad, die Designflexibilität und die verbesserte Wechselrichter- und Systemzuverlässigkeit, die für moderne Verbrauchsgeräte erforderlich sind. Ihre umfangreichen hardwarebasierten Schutzfunktionen sparen Zeit und Kosten bei der Zertifizierung. Diese ICs entsprechen den Normen IEC 60335-1 und 60730-1, wie im UL-Report 4788685352 bestätigt. Der ID-Pin ermöglicht der MCU die genaue Lokalisierung von Fehlern. Schlussendlich beschleunigt die Verwendung der Motor-Expert-Designsoftware die Markteinführung von einphasigen und dreiphasigen Anwendungen der BridgeSwitch-ICs noch weiter. 


  1. Mit integrierter Systemfehlerdiagnose
  2. Open-Drain-Architektur

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