Soluções inovadoras de acionamento de motores impulsionam a manufatura inteligente

29 de Agosto.O chip DRV8412DDWR de motor de dois canais de nova geração está a chamar a atenção do setor industrial devido à sua excepcional integração e desempenho.Este chip utiliza tecnologia avançada de power packaging, suportando uma ampla gama de tensão de entrada de 8V a 40V,com uma tensão de saída de até 100 V,A sua inovadora arquitetura de dupla ponte completa pode impulsionar simultaneamente dois motores de CC ou um motor passo a passo, proporcionando uma solução completa de accionamento para automação industrial, robótica,e sistemas de iluminação inteligentes.

O DRV8412DDWR integra múltiplas funções inovadoras:

• Sua arquitetura de acionamento de portão inteligente suporta controle de taxa de execução ajustável de 0,1 V/ns a 1,5 V/ns, reduzindo efetivamente a interferência eletromagnética em 20 dB.
• O amplificador de sentido de corrente incorporado fornece monitoramento de corrente em tempo real com precisão de ± 2% e suporta frequências PWM de até 500 kHz.
• A tecnologia de controle de tempo morto adaptativo (ajustável de 50ns a 200ns) impede efetivamente falhas de tiro.
• A protecção de vários níveis inclui a protecção contra a sobrecorrência ciclo a ciclo (tempo de resposta < 100 ns), a protecção contra o desligamento térmico (limite + 165°C) e a protecção contra o bloqueio por baixo da tensão (limite de ligação 6.8V, limite de desligamento 6,3 V).

^{Este chip adota um pacote HTSSOP PowerPADTM de 36 pinos (9,7 mm × 6,4 mm × 1,2 mm), com uma faixa de temperatura de junção operacional de -40 °C a +150 °C.Sua arquitetura de ponte completa dupla apresenta uma resistência em estado de funcionamento tão baixa quanto 25mΩ (valor típico), com consumo de energia em repouso inferior a 5μA. Os parâmetros pormenorizados são indicados no quadro seguinte:}

^{O chip suporta vários modos de acionamento, incluindo passo completo, meio passo e micro-passo, com seu algoritmo de controle de corrente preciso permitindo 256 micro-passos de resolução.A configuração do modo de decaimento único é ajustável através de um resistor externoNo equipamento de automação industrial, esta característica é particularmente adequada para aplicações que exigem um posicionamento preciso,máquinas-ferramentas CNC, impressoras 3D e sistemas de inspecção automatizados.}

^{1.Notas de aplicação do motor passo a passo}

^{Este esquema ilustra uma configuração típica de acionamento de motor passo-a-passo bipolar.Capacitor cerâmico de 1 μF, onde o condensador eletrolítico suprime o ruído de baixa frequência e o condensador cerâmico filtra as interferências de alta frequência.condução dos enrolamentos de fase A e fase B do motor passo, respectivamente.}

^{2. Descrições das principais características:}

^{Suporta resolução de até 256 microstaps, melhorando significativamente a suavidade do movimento do motor passo a passo.}

^{Fornece três modos de decaimento (decaimento lento, decaimento rápido e decaimento misto), configuráveis através de resistores externos.}

^{Controle de tempo morto adaptativo incorporado (ajustável 50-200ns) para evitar efetivamente o tiroteio.}

^{"Técnicas de detecção de ondas" (1)}

^{3.Orientações de conceção:}

^{Os condensadores bootstrap devem utilizar um dielétrico X7R de 0,1μF/50V, instalado entre os pinos BOOT1/BOOT2 e PHASE1/PHASE2.}

^{A rede de energia terrestre (PGND) deve adotar uma topologia de ligação estelar e estar fisicamente separada da rede de sinal terrestre.}

^{Adicionar circuitos de snubber RC (10Ω + 0,1μF) a cada saída de fase do motor para suprimir picos de voltagem.}

^{A resolução de micro-passo é definida através de resistores de configuração ligados ao pin nSLEEP, com valores específicos referenciados na tabela de configuração da folha de dados.}

^{4Características de protecção:
O chip fornece mecanismos de proteção abrangentes, incluindo proteção contra sobrecorrência (tempo de resposta < 100 ns), proteção contra sobre temperatura (limite + 165 ° C) e proteção contra bloqueio de baixa tensão.Quando uma anormalidade é detectada, o pin nFAULT emite um sinal de baixo nível, permitindo a monitorização em tempo real do estado da unidade pelo sistema.}

^{O chip pode ser configurado em modo de acionamento de corrente constante de alta eficiência, suportando uma relação de atenuação PWM de 1000: 1 com frequências de atenuação de até 500 kHz.O seu mecanismo avançado de regulação da corrente garante ± 1Precisão de corrente constante de 0,5% numa ampla gama de tensões, tornando-a particularmente adequada para aplicações com requisitos rigorosos de qualidade da luz, tais como iluminação industrial, equipamentos médicos,e iluminação do palcoA eficiência de conversão atinge mais de 95%, com um consumo de energia em modo de espera inferior a 50 μA.}

^{1.Notas de aplicação do motor de iluminação
Este esquema demonstra uma solução de acionamento de iluminação LED de alto desempenho que utiliza uma arquitetura colaborativa entre um controlador digital e um chip de driver.O microcontrolador TMS320F2802X gera sinais de atenuação PWM e implementa controle digital de circuito fechado, enquanto o chip DRV8412 fornece uma conversão de energia eficiente.}

^{2.Características de controlo básicas:}

^{Suporta dimming analógico e PWM de modo duplo com uma faixa de dimming de 0,1% a 100%}

^{Utiliza uma arquitetura de controlo COT (Constant Off Time) com frequência de comutação programável de 100 kHz a 2,2 MHz}

^{Integra um ADC de alta resolução de 16 bits para amostragem em tempo real de sinais de tensão e corrente de saída}

^{Funcionalidade de arranque suave com tempo de arranque configurável de 1ms a 10ms}

^{3.Parâmetros-chave de desempenho do motor de iluminação}

^Nota:

• ^{Todos os parâmetros baseiam-se em condições de funcionamento típicas a temperatura ambiente de 25°C, salvo especificação em contrário.}
• ^{Relação de atenuação PWM: 1000:1 (min)}
• ^{Intervalo de temperatura de funcionamento: -40°C a +125°C}
• ^{Características de protecção: protecção contra sobrecorrência, sobrevoltagem, sobre temperatura, circuito aberto e curto-circuito}

^{4- Não.Características de protecção:}

^{Proteção contra sobrecorrência: limitação de corrente ciclo a ciclo com tempo de resposta < 500 ns}

^{Proteção contra sobrevoltagem: proteção da fechadura contra sobrevoltagem de saída com limiar ajustável (40-60V)}

^{Protecção contra sobre-temperatura: limiar de desligamento térmico + 150°C com função de recuperação automática}

^{Proteção contra circuitos abertos/cortos: detecção automática e entrada em modo seguro}

^{5.Orientações de conceção:}

^{As resistências de detecção de corrente devem utilizar resistências de amostragem de precisão de 5mΩ/1W e ser colocadas o mais próximo possível dos pinos CS do chip.}

^{O estágio de saída requer um condensador sólido de 100μF em paralelo com um condensador cerâmico de 10μF para garantir um ondulado de saída < 50mV.}

^{Para gerenciamento térmico, use um PCB de 2 onças de espessura de cobre e adicione um 4×4 térmico por meio de uma matriz sob o chip.}

^{Para aplicações de alta potência, recomenda-se a adição de sensores de temperatura externos para uma gestão térmica mais precisa.}

^{A entrada de potência requer um condensador eletrolítico de 100μF em paralelo com um condensador cerâmico de 10μF, enquanto o condensador bootstrap deve usar um dielétrico X7R de 0,1μF/50V.O resistor de detecção de corrente deve ser um componente de precisão de 1Ω/1WTodos os caminhos de alta corrente devem usar traços de cobre de não menos de 2 mm de largura, minimizando o comprimento para reduzir a indutividade parasitária.Os condensadores bootstrap devem ser colocados dentro de 5 mm dos pinos do chipO PowerPAD inferior do chip requer uma matriz térmica de 9×9 (0,3 mm de diâmetro, 1,2 mm de passo) para conexão térmica de PCB.}

^{1.Descrição do projecto esquemático: Projeto de gestão da energia
Este circuito adota um projeto de placa de várias camadas, com a entrada de energia VDD configurada com capacitores de desacoplamento cerâmicos de 0,1 μF (C13, C14, etc.).Todos os condensadores de desacoplamento devem utilizar um dielétrico X7R com tolerância de capacidade não superior a ±10%.A rede eléctrica utiliza uma topologia estelar, com fontes de alimentação digitais e analógicas isoladas através de grânulos de ferrita (especificação recomendada: 600Ω@100MHz).A distância de arranjo dos condensadores de desacoplagem em relação a cada pin de alimentação não deve exceder 3 mm para minimizar os efeitos de ESL.}

^{2.Desenho de integridade do sinal
As linhas de sinal de alta velocidade requerem um controlo de impedância característico de 50Ω com largura/espaçamento de traça de par diferencial definido em 4 mil/5 mil.Todas as linhas de sinal críticas devem manter a correspondência de comprimento dentro de uma tolerância de 5 milímetros.Recomenda-se a adição de resistores de terminação de série de 33Ω nos extremos da linha de sinal para suprimir efetivamente os reflexos.As zonas de sinalização analógica e digital devem ser separadas por trincheiras de isolamento para evitar o acoplamento do ruído.}

^{3Pontos de teste:}

^{Devem ser fornecidos pontos de ensaio normalizados de 1 mm, com um espaçamento entre os pontos de ensaio do sinal-chave ≥ 2 mm.}

^{Os pontos de ensaio de potência devem utilizar estruturas de cadeia de margarida (acopladas a pontos de ensaio no solo).}

^{Os pontos de ensaio do sinal de alta velocidade devem incluir uma protecção ESD.}

^{4. Disposição do PCB:}

^{Os componentes devem estar dispostos de acordo com a direção do fluxo do sinal com dispositivos de alta velocidade situados perto dos conectores,condensadores de desacoplagem ordenados por valor de capacitância, do menor ao maior (valor mais próximo dos pinos de potência), e osciladores de cristal posicionados longe das fontes de calor com anéis de proteção e um espaçamento mínimo de 0,3 mm entre os componentes.}

^{5. Selecção de componentes:}

^{Os condensadores de desacoplagem devem utilizar o dieléctrico X7R do pacote 0402 (voltagem nominal de 16 V), as resistências devem utilizar o pacote 01005 (tolerância ± 1%, desvio de temperatura ± 100 ppm/°C),As contas de ferrita devem ter uma resistência de CC ≤ 0.5Ω com corrente nominal ≥ 500 mA e os conectores devem ser de tipo de montagem superficial com espessura de revestimento de ouro ≥ 0,8 μm.}

^{6Especificações de produção:}

^{Conformidade com as normas IPC-A-610 Classe 2 que exigem que as almofadas excedam os condutores dos componentes em 0,2 mm, utilização de HASL sem chumbo (espessura de estanho 1-3μm), revestimento com processo V-CUT (borda de ferramenta de 5 mm reservada),e a rotulagem clara em tela de seda das informações sobre os componentes e a orientação da polaridade.}

^{O alto nível de integração do chip reduz significativamente o número de componentes externos, reduzindo o tamanho da solução em até 50%.0 e fabricação inteligente, prevê-se que a procura do mercado de tais motoristas de alto desempenho mantenha uma taxa de crescimento anual de 20%,que possuem um valor de aplicação significativo em robótica de consumo e dispositivos médicos portáteis. Sob uma temperatura ambiente de 40°C, a operação a carga total deve assegurar que a temperatura da junção do chip não exceda 125°C,e é recomendado instalar um disipador de calor na parte superior do chip para garantir a confiabilidade a longo prazo.}

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