POWER/MOTORSTYRING Motordriver-IC med indbygget fejldiagnose modvirker klager Bridgeswitch kombinerer høj effektivitet, designfleksibilitet, højere sikkerhed samt IEC 60335-1- og IEC 60730-1-kompatibilitet med en vigtig funktion til fejldiagnose Af Cristian Ionescu-Catrina, sr. produktmarketingchef, Power Integrations Designere bliver konstant udfordret af nye krav til for- bedringer i effektivitet og pålidelighed i motordrev til forbrugerapplikationer. Fra EU til Kina kræves der højere effektivitet til et stigende an- tal forbrugerprodukter som opvaskemaskiner, køleskabe, varmepumper og HVAC-sy- stemer. Nye designs skal des- uden leve op til sikkerheds- kravene i IEC 60335-1 og IEC 60730-1. Samtidig ønsker både forbru- gere og producenter højere pålidelighedsniveauer med mindre service og færre retur- varer. Ifølge de nyeste studier i industrien har forkerte diag- noser medført, at rundt regnet 30 procent af alle returnerede kompressorer efterfølgende fik konstateret ”ingen fejl fun- det”, hvilket har medført både omkostninger og ineffekti- vitet gennem den samlede supply chain og i sidste ende utilfredse forbrugere. Kontrol over IoT-adgangen tillader fjernmonitering af forbruger- produkter, men designet skal som udgangspunkt suppor- tere meningsfuld og prisopti- mal fejldiagnostik og beskyt- telsesfunktioner. For at imødegå udfordrin- gerne kan designere kigge i retning af Power Integrations’ familie af Bridgeswitch, halv- bro motordriver-IC’er, der er forberedt til højvoltdesigns med egenforsyning og inte- greret beskyttelse samt afrap- portering, der giver en højere effektivitet, øget designfleksi- bilitet samt bedre inverter- og systempålidelighed (figur 1) . Høj effektivitet forenkler termisk management Bridgeswitchs integrerede halvbro forenkler udvikling og produktion af højvolt in- verter-drevne 1- eller 3-fasede permanentmagnet (PM) eller Figur 1: Bridgeswitch kombinerer høj effektivitet med omfattende fejlmonitering og afrapportering (blå tekst) med øget system- og inverterpålidelighed til følge. (SKAN OG SE MERE OM ELSIKKERHEDSTEST) R T Å e D st G o I g VN do I k N u G me & nt T a E ti S o T n AF - s E am L l S et, I e K nk K el E t, e R ff H ekt E iv D t m.m. VI T H I o L s BY B D o E lls R h S a P r E v C i s IA o L m TE e S t a T f F få OR ste E d F e T r E i R D V a I n S m N a IN rk G s A a F m O le V t E av R a H n O ce L r D e E d L e S te E s A tv F ærktøjer EL- t S il I a K t K fa E c R il H it E er D e E e F n T t E o R tal L lø A s V n S i P n Æ g f N o D r b IN l. G a. S C D E IR -g E o K d T k I e V n E d T e , ls M e E r D af IC e O le D k I t R ri E sk K e T p IV ro E d T u , kter: MASKINDIREKTIVET OG R&TTE DIREKTIVET - BL.A. UDFØRER VI: • E ■ MC Læ te k s s t trømsmåling • E ■ l-s H ik ø k j e s r p h æ ed ndingstest • K ■ lim Is a o -t l e a s ti t o ( n fu s g m t, å k li u n l g de, varme, salttåge) • Ly ■ s T -m em ål p in e g r e a r tu (l r u t m es e t n/watt, CRI, etc. + data til Dialux) • V ■ ibr J a o t r i d o m ns o -t d e s s t t andsmåling • M ■ ed B ic ræ o- n g d o b d a ke rh n e d d e s ls t er st og meget mere ■ Diverse materialeprøvninger Te A st lt o f g ra d ½ ok ti u m m e e s n r t å a d t g io iv n n u in d g fø ti r l e t s ot e a f l t t e e r st sa o m g m do e ku m m o e d n e t l a s ti o o m n CB testrapporter w w w w w w .b .b ol o ls ll . s d . k dk e-mail: info in @ f b o o @ lls b .d o k lls.dk t l f . + 4 5 4 8 tlf. 1 : 8 (+4 3 5 5 ) 4 6 8 6 18 35 66 Bræ Ly n s d l b ab a o rh ra e t d o s ri t u e m st med alsidigt fotogoniometer børsteløse DC DC (BLDC)-mo- tordrev. Bridgeswitch IC’erne inkluderer Power Integrations fasestrøm output-signal, der letter design af sensorløse styringer. IC’erne inkluderer to 600V, N-kanal power-FRED- FETs med high- og low-side drivere i en kompakt overfla- demonteret kapsling (13,6mm x 9,4mm x 1,35mm), der trods den lille formfaktor indehol- der øgede isolationsafstande og muliggør køling af begge integrerede power-FREDFETs via printet (figur 2) . De ultrahurtige dioder i FRED- FET-komponenterne er op- timerede til hard-switchede inverter-drev. High- og low- side styring og drivere er selv- forsynede, så der ikke kræves en ekstern strømforsyning af kredsen. Det distribuerede termiske footprint kombineret med en op til 99,2 procent ef- fektivitet eliminerer behovet for en ekstern køleflade ved de nominelle RMS-strømme, og det mindsker omkostnin- ger, størrelse og vægt. Bridge- switch IC’erne kan levere op til 400W på output og egner sig til brug i invertere og produk- ter som vaskemaskiner og kø- leskabe samt til blæsere i høj- effektive aircondition-anlæg. Hardwarebaseret fejlbeskyttelse sparer certificerings- omkostninger og tid Den mikrocontroller, der fin- des i de fleste inverterdesigns bruges til monitering og re- aktion på fejltilstande samt til motorstyringen. Sidstnævnte er ret ligetil og ganske hurtig at implementere med stan- dard softwareløsninger. Fejl- diagnose og beskyttelse er en noget større udfordring, og de varierer betydeligt fra én applikation til den næste, da funktionerne afhænger af en lang række sensorer, der moniterer fasestrømme, over- temperaturer, vibrationer og andre systemparametre. Det er komplekst for mikrocon- trolleren at fortolke de mange sensor-inputs og implemen- tere beskyttelsesfunktioner, der sikrer adgang til de rigtige Figur 2: Kig nedefra på Bridgeswitch InSOP-24C-kapslingen, der dels viser den øgede isolationsafstand (nederst til højre) og køleflader til både high- og low-side FREDFETs. certifikater til internationale sikkerhedsstandarder. Netop certificering af moni- tering og styringssoftware er en tidskrævende og dyr proces, der kan forsinke time- to-market. Omvendt er den hardwarebaserede motor- fejlsbeskyttelse i Bridgeswitch IC’erne kompatibel med kra- vene til detektion af unormale motordriftstilstande efter standarderne IEC 60335-1 og IEC 60730-1 uden afhængig- hed af softwarestyring, og det mindsker omkostninger og time-to-market. Den følgende mulighed for at bruge Class A software-designationen ifølge IEC 60730-1 kan skære to måneder af certificerings- tiden, og brugen af Bridge- switch IC’erne letter desuden sikkerhedsgodkendelsespro- cessen for produktets soft- ware-opdateringer. Bridgeswitch kombinerer om- fattende interne fejlbeskyt- telsesfunktioner med ekstern monitering på systemniveau og afrapportering via en to- vejs FAULT-bus (figur 3) . Intern fejlbeskyttelse inkluderer termisk totrins overbelast- ningsbeskyttelse og hard- wareprogrammérbar trin-for- trin overstrømsbeskyttelse af begge FREDFETs. Monitering på systemniveau inkluderer fire underspændingsniveauer og ét overspændingsniveau på højvolt (HV) DC-bussen samt eksterne sensorer som en NTC-temperatursensor, en vibrationssensor foruden ev- nen til at detektere en stallet eller afbrudt motor eller over- belastning. Single-wire FAULT-bussen er baseret på en open-drain ar- kitektur og gør Bridgeswitch IC’erne i stand til at sende sta- tusopdateringer med et 8-bit word, hvor den 8. bit leverer odd-parity for at sikre signa- lintegriteten. Bussen bruges også af mikrocontrolleren til at sende kommandoer til Bridge- switch IC’erne, forespørgsler på statusopdateringer fra Bridgeswitch-IC’erne og til reset af kommandoer til IC’er, der er latched-off af en overte- mperaturfejl. ID-pin’en bruges under po- 26 nr. 10 | oktober 2022 -
Download PDF fil
Se arkivet med udgivelser af Aktuel Elektronik her
TechMedias mange andre fagblade kan læses her