Informez-vous davantage sur le large éventail de pilotes de commande de moteur de Toshiba America Electronics Corporation (TAEC).
La gamme de pilotes MCD de Toshiba couvre les besoins d'un grand nombre d'applications
Alors que vous lisez cet article sur votre lieu de travail, à votre table préférée dans un café, ou dans votre salon, il est fort probable que vous vous trouviez non loin d'au moins un moteur permettant de faire tourner le disque dur de votre ordinateur, imprimer cet article, moudre des grains de café, pomper de l'eau chaude pour votre expresso, faire circuler de l'air frais ou faire vibrer votre téléphone. Et tout ceci ne représente qu'une infime partie des services que nous rendent les moteurs aujourd'hui.
Dans un grand nombre de domaines comme l'électronique grand public, les appareils ménagers, les ordinateurs et les périphériques, les appareils médicaux et le segment automobile, les moteurs sont utilisés partout où l'on a besoin d'un mouvement continu ou d'un positionnement précis.
Selon les exigences et les aspects financiers de votre projet, si vous recherchez une conception basse consommation, votre choix risque fort de se faire parmi trois types de moteur — les moteurs CC à balais (BDC), les moteurs CC sans balais (BLDC) ou les moteurs pas-à-pas. Et selon le moteur choisi, vous aurez besoin de pilotes de commande de moteur (MCD) adaptés pour mettre en route ou éteindre le moteur, réguler la vitesse et le couple et obtenir un rendement élevé.
Moteurs CC à balais
Les moteurs CC à balais sont les plus simples des trois types de moteur et ceux dont le fonctionnement est enseigné en premier à l'école. Dotés d'enroulements sur le rotor ou l'armature et d'aimants permanents ou d'enroulements de champ sur le stator, ces moteurs ont besoin de commutateurs et de balais pour modifier la polarité de l'enroulement durant la rotation, afin que le couple se développe en continu dans une même direction. Ces moteurs étant relativement simples à fabriquer et à commander, ce sont généralement les moins chers. Si on les trouve souvent dans les jouets et autres applications présentant des contraintes de coût, ils sont également employés dans les appareils ménagers, comme les volets et les serrures électriques.
Les BDC sont relativement simples à commander (la variation de la tension moyenne appliquée au moteur fait varier la vitesse). Il suffit de disposer d'un pont en H et d'un microcontrôleur ; cependant, la sélection des circuits intégrés de commande peut nécessiter une véritable réflexion.
Le TB67H450FNG,EL de Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation (TDSC) dispose d'une plage étendue de tension de fonctionnement qui simplifie tout ceci. Sa tension de fonctionnement varie de 4,5 V à 44 V pour les appareils à courant élevé (moins de 3,5 A), comme les équipements de bureautique, les terminaux bancaires, les appareils ménagers, dont les produits alimentés par batterie comme les aspirateurs robots, les serrures électroniques, ainsi que les petits robots et les périphériques utilisant des alimentations électriques USB de 5 V. Le pilote consomme seulement 1 μA en mode veille et est fourni dans le petit boîtier de montage en surface HSOP8 à 8 broches.
Si vous avez besoin d'une tension de fonctionnement inférieure, mais d'une intensité supérieure, le modèle TC78H653FTG,EL est un circuit intégré de pilote à double pont H qui offre une plage de tension de fonctionnement comprise entre 1,8 et 7,0 V et deux modes de courant : le mode de courant faible de 2,0 A CC avec un pic CC de 2,5 A (moins de 10 ms) sur deux canaux, et le mode de courant élevé de 4,0 A CC avec un pic CC de 5,0 A sur un canal combiné. Sa résistance faible entraîne un afflux supérieur de courant dans le moteur et un couple plus élevé. Si votre projet concerne des périphériques mobiles comme des caméras et des appareils portables qui fonctionnent avec des batteries lithium-ion de 3,7 V, ou des appareils ménagers comme des actionneurs de cuisinières, des compteurs intelligents, des serrures électroniques ou d'autres applications utilisant deux piles sèches de 1,5 V, les caractéristiques associées de ce pilote rendent son intégration parfaitement compatible.
TDSC propose plus d'appareils pour les moteurs BDC, plusieurs d'entre eux étant compatibles broche à broche avec les pilotes de moteurs à balais courants. Les ingénieurs peuvent ainsi remplacer les pièces sans apporter de modification à la conception, ou alors fort peu, afin de répondre à l'évolution des besoins du marché.
Moteurs CC sans balais (BLDC)
Les moteurs BLDC sont plus simples sur le plan mécanique que les moteurs à balais, les aimants permanents étant généralement positionnés sur le rotor et les enroulements sur le stator. Les BLDC suppriment la commutation mécanique bruyante, source d'étincelles et réductrice du couple, tout en fournissant un couple et une vitesse supérieurs. Cependant, ils nécessitent un contrôle précis pour atteindre le niveau d'efficacité supérieur promis aux applications telles que les ventilateurs d'ordinateurs ou les servo-mécanismes des équipements industriels.
Le contrôle de la polarité et la magnitude du courant passant au travers des bobines, ainsi que sa synchronisation avec le rotor sont obtenus en mesurant la position des aimants à l'aide de capteurs Hall Effect ou en détectant le niveau zéro de la force contre-électromotrice (FCEM) dans les BLDC sans capteur, et en renvoyant ces informations aux pilotes de moteurs. Cependant, il est nécessaire de procéder à des ajustements répétés des différences de phase entre la tension et le courant du moteur dans la plage de vitesse de rotation pour obtenir des caractéristiques d'efficacité optimales. Malgré tout, le courant tend à accuser un retard dans les moteurs à grande vitesse en raison de l'inductance à hautes fréquences.
Une technologie propriétaire de TDSC, l'InPAC (Intelligent Phase Control), rend le contrôle des moteurs BLDC plus simple et plus précis. Elle compare la phase du courant du moteur et celle de la tension du moteur du signal de Hall, et renvoie le résultat à la commande de courant du moteur. L'ajustement de la différence de phase entre la tension et le courant du moteur s'effectue automatiquement sur une large plage de vitesses du moteur, et ce à l'aide d'un simple paramètre initial. Ceci réduit considérablement le travail de développement des ingénieurs.
TDSC propose quatre nouvelles solutions de commande moteur BLDC triphasée qui utilisent cette technologie, les pièces de contrôleur TC78B041FNG,EL et TC78B042FTG, respectivement logées dans des boîtiers SSOP30 et VQFN32, ainsi que le pilote TC78B016FTG entièrement intégré, et le contrôleur TC78B027FTG avec commande de grille intégrée. Les MCD utilisent un système d'entraînement à onde sinusoïdale afin d'obtenir une forme d'onde de courant uniforme permettant de réduire les bruits et les vibrations dans les moteurs à grande vitesse pour les applications telles que les climatiseurs, les ventilateurs, les purificateurs d'air, les pompes et les équipements industriels.
TDSC propose également des pilotes MCD pour le fonctionnement sans capteur, si votre projet permet de réduire le coût du moteur avec les BLDC sans capteur. Le TB67B001FTG,EL est un chopper driver triphasé avec modulation de largeur d'impulsions (MLI) qui contrôle la vitesse du moteur en modifiant le cycle de service PWM. Avec 3 A maximum pour le courant de sortie et 25 V maximum pour l'alimentation, il offre une commutation simultanée à 120°, 135° et 150°, une commutation douce sélectionnable, des paramètres de démarrage réglables, une protection contre les surintensités, un arrêt thermique et un verrouillage de sous-tension. Un nouveau contrôleur avec commande de grille intégrée, le TC78B009FTG, offre aux concepteurs la possibilité de dimensionner des MOSFET de puissance pour les applications. Le TC78B009FTG est en cours d'échantillonnage et devrait arriver en production au 1er trimestre 2020.
Moteurs pas-à-pas
Le troisième type de moteur que vous pouvez également rencontrer est le moteur pas-à-pas. Il est utilisé dans les conceptions exigeant un déplacement angulaire d'une grande précision, comme les imprimantes de bureau, les imprimantes 3D, les caméras de sécurité, les objectifs de caméra, les scanners médicaux, les éclairages intelligents et les fraiseuses à commande numérique.
Les moteurs pas-à-pas sont gérés en contrôlant la largeur d'impulsion, le cycle de service ou la période des impulsions d'entrée. La difficulté avec le contrôle du moteur pas-à-pas réside dans la nécessité d'éviter les décrochages, car les moteurs ou les composants électroniques pourraient brûler. Si la synchronisation est perdue durant une surcharge ou un changement de vitesse rapide, le moteur cale alors que l'entraînement continue de fonctionner à pleine vitesse. Vous devez donc fournir une marge de courant suffisante pour prévenir les modifications importantes soudaines du couple. En contrepartie, l'efficacité est réduite et la production de chaleur augmente.
Le courant supplémentaire peut être réduit pour éviter cette conséquence en mettant en place une régulation du courant par la surveillance en temps réel du couple et un retour courant par l'ajout de capteurs et de microcontrôleurs ; cependant, ceci accroît la complexité et les coûts de conception.
La technologie AGC (Active Gain Control) de TDSC cible ce problème en optimisant automatiquement le courant du moteur en fonction du couple requis. Ceci empêche le moteur de caler et fournit un contrôle optimal pour offrir la meilleure efficacité possible et réduire au maximum la production de chaleur.
La pièce TB67S128FTG,EL de l'entreprise, un pilote de moteur pas-à-pas bipolaire offrant 128 micro-pas ultra doux (par quart de cycle) contre 32 dans les systèmes classiques, utilise la technologie AGC. Avec une alimentation de 50 V / 5 A, elle confère une puissance motrice supérieure aux applications telles que les imprimantes 3D, les caméras de surveillance, les guichets automatiques et les équipements de bureautique.
De plus, le TB67S128FTG utilise la technologie ADMD (Advanced Dynamic Mixed Decay) de l'entreprise, laquelle décharge le courant inductif du moteur avec plus d'efficacité et de rapidité que le mode Mixed Decay classique. La technologie ADMD peut pousser un moteur pas-à-pas de vitesse généralement faible à ses limites sans manquer aucun pas. La pièce tire également profit de la technologie ACDS (Advanced Current Detect System) de TDSC pour détecter la limitation de courant sans résistances externes de détection du courant, ce qui permet en retour de réduire l'espace, le nombre de pièces et les coûts de la nomenclature.
Un pilote adapté à tous les besoins en matière de commande de moteur
TDSC facilite la sélection d'un pilote MCD en gérant tous les types de moteur et en répondant à un large éventail de besoins en matière de tension et de puissance. Sa vaste gamme de pilotes de moteur couvre un éventail tout aussi large d'applications, y compris les appareils ménagers, les équipements industriels, les machines de bureau et les périphériques informatiques. De plus, les articles sont disponibles dans un large choix de boîtiers (HSIP, HZIP, WQFN EP, HSOP et VQFN EP par exemple), nombre d'entre eux étant compatibles broche à broche.
Consultez dès maintenant le site Arrow.com pour sélectionner un pilote MCD de TDSC correspondant parfaitement à vos exigences de conception.
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