Obtenga más información sobre la gran variedad de controladores de motor disponibles de Toshiba America Electronics Corporation (TAEC).
La línea de controladores de motor de Toshiba ofrece una gran variedad de aplicaciones
Mientras lee este artículo en su oficina, en su mesa favorita de una cafetería o en la sala de su casa, es posible que esté cerca de un motor relacionado con el disco duro de su computadora, la impresión de este artículo, la preparación de los granos de café, el bombeo de agua caliente para su taza, la circulación de aire frío o la vibración de su teléfono. Y esta es solo una pequeña muestra de todo lo que los motores hacen por nosotros en la actualidad.
En una gran variedad de áreas, como los aparatos electrónicos, los artículos para el hogar, las computadoras y los periféricos, los dispositivos médicos y los sectores automotrices, se utilizan motores cada vez que existe la necesidad de obtener movimiento continuo o un posicionamiento preciso.
Según los requerimientos y las consideraciones de costos de su proyecto, si se trata de un diseño de baja potencia, lo más seguro es que elija entre tres tipos de motores: motores de CC con escobillas (BDC), motores de CC sin escobillas (BLDC) o motores de pasos. Y, según el motor, necesitará los controladores de motor (MCD) adecuados para encenderlo y apagarlo, regular la velocidad y la torsión, y alcanzar la mayor eficiencia.
Motores de CC con escobillas
Los motores de CC con escobillas son el más simple de los tres tipos de motores y los primeros que estudiamos en la escuela. Estos motores cuentan con bobinados en el rotor o la armadura e imanes permanentes o bobinados de campo en el estator, por lo que necesitan conmutadores y escobillas para cambiar la polaridad del bobinado durante el giro, a fin de que la torsión se desarrolle continuamente en una sola dirección. Debido a que estos motores son relativamente fáciles de fabricar y controlar, suelen ser más baratos y, aunque normalmente se utilizan en juguetes y otras aplicaciones económicas, también pueden aparecer en ciertos artículos para el hogar, como persianas y seguros eléctricos.
El control de los motores de CC con escobillas es relativamente simple: el cambio de la tensión promedio aplicada al motor modifica su velocidad, y esto se puede lograr con un puente en H y un microcontrolador. Sin embargo la selección de los circuitos integrados de los controladores puede requerir cierto cuidado.
Esto se simplifica con la gran variedad de tensiones operativas del TB67H450FNG,EL de Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation (TDSC). Su tensión operativa va desde 4,5 V hasta 44 V para los dispositivos de mayor corriente (menos de 3,5 A), como el equipo de automatización para oficinas, terminales bancarias, artículos para el hogar, incluidos los productos de baterías, como aspiradoras robóticas, seguros electrónicos y robots pequeños, y los dispositivos que utilizan suministros de energía USB de 5 V. El controlador utiliza solamente 1 μA en el modo de espera y viene incluido en el paquete pequeño de montaje sobre superficie HSOP8 de 8 pines.
Si necesita una menor tensión operativa pero una mayor corriente, el TC78H653FTG,EL es un controlador de puente en H doble que ofrece la tensión operativa de 1,8 V a 7,0 V y dos modos de corriente: el modo de corriente pequeña, con 2,0 A de CC y un pico de 2,5 A de CC (menos de 10 ms) en dos canales, y el modo de gran corriente, con 4,0 A de CC y un pico de 5,0 A de CC en un canal combinado. Su bajo nivel de resistencia al estar encendido permite un mayor flujo de corriente por el motor, lo que genera una mayor torsión. Si su proyecto incluye dispositivos móviles, como cámaras y dispositivos portátiles que utilizan baterías de iones de litio de 3,7 V, o artículos para el hogar, como actuadores de estufas de gas, medidores inteligentes, seguros electrónicos u otras aplicaciones que utilizan dos baterías secas de 1,5 V, la combinación de características de este controlador lo convierte en una opción ideal para incluirlo en el diseño.
TDSC ofrece más dispositivos para los motores de CC con escobillas, muchos de los cuales tienen pines compatibles con los controladores para motores con escobillas comunes, por lo que los ingenieros pueden intercambiar partes sin modificar el diseño de forma significativa, lo que les permite responder a los requerimientos cambiantes del mercado.
Motores de CC sin escobillas (BLDC)
Los motores de CC sin escobillas son más simples que los motores con escobillas en cuanto a su mecánica, pues normalmente tienen los imanes permanentes en el rotor y los bobinados en el estator. Los motores de CC sin escobillas eliminan la conmutación mecánica ruidosa, que tiende a generar chispas y limita la torsión, al mismo tiempo que ofrecen mayores niveles de torsión y velocidad. Sin embargo, requieren un control preciso para alcanzar el mayor nivel de eficiencia que prometen para diferentes aplicaciones, desde ventiladores de computadoras hasta servomecanismos en equipo industrial.
El control de la polaridad y la magnitud de la corriente que fluye por las bobinas y su sincronización con el rotor se logra al medir la posición de los imanes con los sensores de efecto Hall, o al detectar el paso por cero de la fuerza contraelectromotriz en los motores de CC sin escobillas sin sensores y enviar esta información de regreso mediante los controladores del motor. Sin embargo, los ajustes repetidos de las diferencias de fase entre la tensión del motor y la corriente del motor son necesarios en la gama de velocidad de rotación para alcanzar las características óptimas de eficiencia. Aún así, la corriente tiende a retrasarse en las conducciones de alta velocidad debido a la inductancia en altas frecuencias.
La tecnología patentada de control de fase inteligente (InPAC) de TDSC permite que el control de los motores de CC sin escobillas sea más sencillo y preciso. Esta tecnología compara la fase de la corriente del motor con la fase de la tensión del motor desde la señal de Hall y envía el resultado de regreso al control de corriente del motor. El ajuste de la diferencia de fase entre la tensión del motor y la corriente del motor se realiza de forma automática en una gran variedad de velocidades del motor con solo una configuración inicial. Esto reduce considerablemente la carga de desarrollo para los ingenieros.
TDSC cuenta con cuatro soluciones de controlador trifásico para motores de CC sin escobillas que utilizan esta tecnología: las partes de controladores TC78B041FNG,EL, alojadas en un paquete SSOP30, el modelo TC78B042FTG alojado en un paquete VQFN32, el controlador totalmente integrado TC78B016FTG, y el controlador con controlador de puerta integrado TC78B027FTG. Los controladores de motor utilizan un sistema de impulso de onda senoidal para generar una corriente con forma de onda suave, lo que permite reducir el ruido y la vibración en los motores de alta velocidad para diferentes aplicaciones, como aires acondicionados, ventiladores, purificadores de aire, bombas y equipo industrial.
TDSC también ofrece controladores de motores para operaciones sin sensores, si su proyecto permite el uso de motores de CC sin escobillas sin sensores para reducir los costos del motor. El TB67B001FTG,EL es uno de estos controladores trifásicos de modulación por ancho de pulsos (PWM) que controlan la velocidad del motor al cambiar el ciclo de trabajo de modulación por ancho de pulsos (PWM). Con su capacidad máxima de 3 A de corriente de salida y 25 V para el suministro de potencia, ofrece conmutación superpuesta en 120°, 135° y 150°, conmutación suave seleccionable, configuración de inicio ajustable, protección de sobrecorriente, apagado térmico y bloqueo por subtensión. El TC78B009FTG es un nuevo controlador con un controlador de puerta integrado que ofrece a los diseñadores la flexibilidad de ajustar el tamaño de los MOSFET adecuados para la etapa de potencia de las aplicaciones. El TC78B009FTG actualmente se encuentra en el periodo de prueba y está programado para entrar a producción en el primer trimestre de 2020.
Motores de pasos
El tercer tipo de motor que puede encontrar es el motor de pasos. Este motor se utiliza en los diseños que requieren un movimiento angular de alta precisión, como los diseños de impresoras de escritorio, impresoras 3D, cámaras de seguridad, lentes de cámaras, escáneres médicos, iluminación inteligente y fresadoras CNC.
Los motores de pasos se administran al controlar el ancho de pulso, el ciclo de trabajo o el periodo de pulsos de entrada. El desafío para controlar un motor de pasos yace en evitar retrasos, pues los motores o los componentes electrónicos se pueden quemar. Si se pierde la sincronización durante la sobrecarga, o si se genera un cambio rápido de velocidad, el motor se retrasa mientras el controlador sigue trabajando a toda potencia. Esto genera la necesidad de proporcionar un margen de corriente suficiente para prevenir cambios intensos repentinos en la torsión. Por otro lado, esta configuración representa una reducción de eficiencia y un aumento en la generación de calor.
La corriente adicional se puede reducir para evitar este sacrificio al implementar el ajuste de corriente mediante el monitoreo en tiempo real de la torsión y la retroalimentación de corriente con la adición de sensores y microcontroladores. Sin embargo, esto hace que el diseño sea más complejo y costoso.
La tecnología de control de ganancia activo (AGC) de TDSC intenta resolver este problema al optimizar automáticamente la corriente del motor según la torsión necesaria. Esto evita que el motor se retrase y ofrece un control óptimo para proporcionar la mayor eficiencia y la menor generación de calor posible.
El TB67S128FTG,EL de la empresa, que es un controlador bipolar de motor de pasos que ofrece un control ultrasuave de 128 micropasos (por cuarto de ciclo) contra los 32 pasos convencionales, utiliza la tecnología AGC. Su índice de 50 V/5 A ofrece un control de alta potencia para diferentes aplicaciones, como impresoras 3D, cámaras de vigilancia, cajeros automáticos y equipo de automatización de oficinas.
Además, el TB67S128FTG utiliza la tecnología de decaimiento mixto dinámico avanzado (ADMD) de la empresa, la cual descarga la corriente del motor inductiva de forma más eficaz y rápida que el modo convencional de decaimiento mixto. La tecnología ADMD puede estirar un motor de pasos de velocidad baja general hasta su límite sin saltar ningún paso. Este componente también aprovecha la tecnología del sistema de detección de corriente avanzada (ACDS) de TDSC para detectar el límite de la corriente sin los resistores externos de detección de corriente, lo que, a su vez, reduce el espacio, la cantidad de componentes y el costo de la lista de materiales (BOM).
Un solo controlador para todas las necesidades de control del motor
TDSC hace que la selección de un controlador de motor sea un proceso sencillo al incluir todos los tipos de motores y una gran variedad de requerimientos de tensión y potencia. Su gran variedad de controladores de motor abarca un conjunto igualmente grande de aplicaciones, como artículos para el hogar, equipo industrial, máquinas de oficina y periféricos de la computadora. Además, está disponible en una gran variedad de paquetes, como HSIP, HZIP, WQFN EP, HSOP, y VQFN EP, muchos de los cuales tienen pines compatibles.
Visite Arrow.com hoy mismo para seleccionar el controlador de motor de TDSC que mejor se adapte a los requerimientos de su diseño.
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