Automotive Electronics

Intelligente Motorsteuerung für automobile Anwendungen

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Ausgeklügelte Motorsteuerungsansätze

Intelligente Motorsteuerungen brauchen eine Vielzahl von ausgeklügelten Motorsteuerungsansätzen, die durch Energieeffizienz, Senkung der Systemkosten und Komfortansprüche getrieben sind. Es müssen verschiedene Motorsteuerungsalgorithmen unterstützt werden, angefangen bei einer sensorbasierten Blockkommutierung bis hin zu einer sensorlosen feldorientierten Regelung.

Der Cortex-M3-Prozessor in der neuen automotive-qualifizierten Embedded-Power-Familie für intelligente Motorsteuerungen adressiert genau diese Herausforderung auf der Design-Seite. Dank des System-on-Chip-Ansatzes, bei dem ein leistungsfähiger Mikrocontroller und MOSFET-Gate-Treiber zusammen mit allen Mess-, Regel- und Aktuatorfunktionen kombiniert werden, profitieren Systemhersteller mit der skalierbaren Embedded-Power-Familie von verringerten Systemkosten, einer erhöhten Zuverlässigkeit und einer geringeren Komplexität auf Systemebene.

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Intelligente Brückentreiber TLE987x und TLE986x

Sowohl in der TLE987x- als auch in der TLE986x-Serie sitzt ein Cortex-M3-Prozessor von ARM. Ihre Peripherie-Sätze umfassen unter anderem einen Stromsensor, einen SAR-A/D-Wandler mit 10 Bit Auflösung und Capture-Compare-Modul (CAPCOM6) für eine PWM-Regelung (Pulsbreitenmodulation) sowie 16-Bit-Timer (Bild 5). Darüber hinaus sind ein zertifizierter LIN-Transceiver für die Kommunikation sowie eine Vielzahl von General-Purpose-I/Os integriert.

Das integrierte LIN-Konzept ermöglicht eine schnelle Programmierung. Beide Serien sind mit einem zusätzlichen linearen Spannungsregler ausgestattet, um externe Lasten wie Sensoren zu unterstützen. Der integrierte Flash-Speicher ist von 36 bis 128 KByte skalierbar. Die Bausteine arbeiten mit einem großen Eingangsspannungsbereich von 5,4 bis 28 V. Eine integrierte Ladungspumpe ermöglicht den Betrieb bei niedriger Versorgungsspannung. Programmierbare stromgesteuerte MOSFET-Treiber zusammen mit einer patentierten Ansteuerung ermöglichen eine Optimierung des Schaltverhaltens der externen MOSFETs (current slope control) und des EMV-Verhaltens – und das für eine Vielzahl von MOSFETs bei weniger externen Bauteilen.

Damit fallen die Stückzahlkosten im Vergleich zur gängigen Voltage-Bootstrap-Technik deutlich geringer aus. Der System-IC kann Load-Dump-Bedingungen von bis zu 40 V aushalten, während gleichzeitig viele Funktionen mit einer Versorgungsspannung bis hinunter auf 3,0 V arbeiten können. Selbst bei dieser niedrigen Spannung sind der Mikrocontroller und der Flash-Speicher voll funktionsfähig.

Embedded-Power-ICs mit weiteren Funktionseinheiten

Die neuen Embedded-Power-ICs verfügen darüber hinaus noch über folgende Funktionseinheiten: EEPROM-Emulation (4 KByte), 8-Bit-A/D-Wandler für Diagnosezwecke, SPI, UARTs, Timer für die Erzeugung von PWM-Signalen zur Regelung von 3-Phasen-Motoren, Oszillator und PLL. Alle Bausteine sind mit fortschrittlichen Schutz- und Diagnosefunktionen versehen, zum Beispiel einer einstellbaren Drain-Source-Überwachung.

Das PG-VQFN-Gehäuse mit einer Fläche von lediglich 7 mm x 7 mm ermöglicht Platzeinsparungen auf der Leiterplatte, eine kompakte Elektronik und damit ein kompaktes Gesamtsystem mit geringerem Gewicht. Außerdem verbessert die Single-Die-Lösung die Zuverlässigkeit des Moduls.

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