EO_459

TECH INSIGHT

ELECTRICAL VEHICLE

- ELETTRONICA OGGI

459

GENNAIO

FEBBRAIO

2017

Sebbene queste considera-

zioni valgano per i motori in

sé, per definizione valgono

anche per i circuiti di pilo-

taggio associati dal momento

che, a tutti gli effetti, essi agi-

scono come una cosa sola.

Per raggiungere questi obiet-

tivi, vengono utilizzati circuiti

di pilotaggio sempre più inte-

grati e sofisticati che permet-

tono di includere in essi mag-

giori funzionalità.

Tipicamente, i moderni circu-

iti di pilotaggio per motori a

spazzole comprenderanno il

circuito fondamentale a pon-

te H high-side o low-side, ri-

chiesto per pilotare gli stadi

del MOSFET; alcuni comprendono anche uno stadio

di potenza per consentire il pilotaggio diretto di pic-

coli motori senza la necessità di ricorrere a MOSFET

esterni. Integrando lo stadio di potenza direttamente

nel circuito di pilotaggio, è molto più facile montare

circuito di pilotaggio e motore in uno stesso blocco,

nei casi in cui lo spazio disponibile sia limitato. I cir-

cuiti di pilotaggio per motori a spazzole comprendono

inoltre un numero di funzioni di sicurezza come il rile-

vamento delle sovratemperature, delle sovratensioni

e sottotensioni, e dei cortocircuiti.

I circuiti di pilotaggio per motori brushless offrono tut-

te le funzionalità sofisticate richieste per sfruttare al

meglio i motori moderni, a prescindere dal fatto che

siano dotati di sensori incorporati o, come accade

più comunemente, che siano privi di sensori. I tipi più

semplici sono basati su un microcontrollore esterno

per fornire il segnale PWM con la corretta fasatura,

mentre i tipi più sofisticati ricevono una tensione in

continua o un segnale PWM a fase singola per indi-

care la velocità di rotazione desiderata e generare la

fasatura di basso livello richiesta per controllare il mo-

tore. Questi circuiti di pilotaggio comprendono inoltre

funzioni di sicurezza, come la protezione da sovracor-

renti, sovratensioni e sovratemperature.

Man mano che i veicoli si affidano sempre più all’elettro-

nica, è importante non solo che i dispositivi siano con-

formi ai requisiti del settore automobilistico, ma che l’in-

tera filosofia di progetto sia attenta a progettare la sicu-

rezza sin dall’inizio, soprattutto se si parla di dispositivi

utilizzati in applicazioni critiche del punto di vista della

sicurezza (safety-critical), come il servosterzo (Fig. 2).

Un controller a ponte H avanzato

Un esempio di un moderno controller a ponte H a ca-

nale singolo per motori a spazzole è il circuito di pilo-

taggio Toshiba TB9051FTG (Fig. 3). Studiato per appli-

cazioni a bassa potenza, come il controllo elettronico

dell’acceleratore, gli alzacristalli elettrici, il controllo

della valvola del motore, il controllo degli specchietti

laterali e dei sedili elettrici, questo versatile dispositi-

vo è utilizzabile sia nel vano motore che nell’abitacolo.

Disponibile in un packge P-QFN28 (6 mm x 6 mm) e

utilizzabile in ambienti con temperature fino a 125 °C,

il dispositivo comprende uno stadio di uscita a ponte

H in grado di erogare fino a 5A e garantisce un’eleva-

ta efficienza con una bassa resistenza di conduzione

(Ron) pari a 450 m . Il circuito di pilotaggio comple-

tamente integrato include la protezione dalle sovra-

temperature, dalle sovratensioni e dalle sottotensioni,

nonché svariati altri meccanismi di autodiagnostica.

La modulazione PWM integrata funziona da 1 kHz a 20

kHz per fornire un ampio controllo dei valori di veloci-

tà e di coppia dei motori. Il dispositivo lavora con una

semplice alimentazione di 5V prelevata dalla centrali-

na per tutte le funzioni principali, mentre lo stadio di

potenza accetta direttamente un’alimentazione in cor-

rente continua fino a 28V.

Come per tutti i circuiti di pilotaggio di Toshiba, anche

per il modello TB9051FTG è disponibile una scheda di

valutazione complementare che include tutti i compo-

nenti necessari e le interfacce richieste per sviluppare

ed effettuare il debug in tempi rapidi e in modo affi-

dabile il progetto di un sofisticato sistema di controllo

del motore per applicazioni automobilistiche.

Fig. 3 – Schema a blocchi del circuito di pilotaggio ad alto grado di integrazione TB9051FTG per motori

a spazzole