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ANALOG MIXEDSIGNAL Misura della posizione e soft-start A differenza di un motore con spazzole, in cui la sempli- ce applicazione dell’alimentazione garantisce la corretta eccitazione delle bobine per avviare il motore in modo adeguato indipendentemente dal punto in cui il rotore si è fermato l’ultima volta, l’avvio e il funzionamento di un motore BLDC richiedono la conoscenza della posizione at- tuale del rotore. Ciò è necessario per consentire l’oppor- tuna eccitazione delle bobine e del rotore per avviare la rotazione nella direzione corretta. Per rilevare questa po- sizione, sui motori brushless spesso vengono montati dei sensori. In alternativa, una configurazione senza sensori consente di ridurre i costi e i potenziali problemi di affi- dabilità associati ai sensori (come i dispositivi ad effetto Hall). In questo caso, è necessario adottare alcune tecniche per spostare il rotore fermo in una posizione di partenza nota prima di eccitare le bobine. Senza le dovute precauzioni, il rotore (e qualsiasi cosa ad esso collegata) potrebbero tor- nare indietro nella direzione sbagliata. Quando le bobine sono eccitate, occorre effettuare questa operazione in modo da evitare che la commutazione PWM generi rumore e vibrazioni in misura eccessiva durante l’intervallo di tempo in cui non è disponibile alcuna forza controelettromotrice utilizzabile per determinare l’angolo del rotore. In sostanza, l’algoritmo di controllo del moto- re guida l’avvolgimento del motore. Quando è disponibile una forza controelettromotrice sufficiente, il controllore del motore può passare al metodo di controllo prescelto. Ottimizzazione dell’unità La possibilità di avviare il motore e di selezionarne la ve- locità, tuttavia, rappresentano solamente un sottoinsie- me delle funzioni necessarie al corretto funzionamento. Il progettista dell’azionamento del motore deve avere la flessibilità necessaria per integrare il controllore con MO- SFET dotati di tensione e potenza adeguate all’applicazio- ne. Quest’ultimo deve avere la possibilità di ottimizzare i parametri (come l’accelerazione, l’angolo di anticipo e la frequenza PWM) per garantire che il sistema risponda nella maniera desiderata agli ingressi dell’utente e per ottimizzare l’efficienza energetica in tutte le condizioni operative. Ottenere un controllo senza MCU Il pre-driver a onda sinusoidale TC78B011FTG di Toshiba elimina la necessità di ricorrere a una MCU. Questo chip parametrizzabile per il controllo sensorless dei moto- ri brushless trifase è un chopper modulato a larghezza di impulso (PWM) che può essere collegato a dei MOSFET esterni a canale N high e low side, consentendo un’instal- lazione dell’inverter in grado di adattarsi a un’ampia gam- ma di motori diversi. Mentre il dispositivo fornisce il controllo della velocità ad anello aperto, il requisito più tipico è il controllo ad anello chiuso, che mantiene la velocità desiderata indipendente- mente dall’alimentazione o dalle variazioni del carico, con una curva di velocità regolabile. Ciò può essere ottenuto configurando la modalità operativa precisa tramite l’in- terfaccia I2C, con la possibilità di memorizzare le impo- stazioni in una memoria non volatile (NVM). Per i circuiti che non utilizzano un microcontrollore o un processore, è quindi possibile programmare le impostazioni adeguate durante la fabbricazione. Per contro, la velocità del motore può essere regolata scri- vendo su un registro attraverso l’interfaccia I2C del chip e può anche essere determinata utilizzando un ingresso PWM o un segnale analogico. Anche la frenata e la dire- zione sono controllate tramite impostazioni su registro o per mezzo di pin esterni. È possibile leggere dai pin ester- ni la corrente del motore e la velocità di rotazione mentre il motore è in funzione. Più accuratezza nel posizionamento Dopo l’accensione, il TC78B011FTG recupera la configura- zione del dispositivomemorizzata dalla propria NVM (Fig. 2). A questo punto, è possibile applicare una sequenza Fig. 2 – Diagramma di flusso operativo che mostra l’inizializzazione della configurazione NVM e l’avvio del motore a commutazione forzata ELETTRONICA OGGI 511 - GIUGNO/LUGLIO 2023 37