Neuer MOSFET-Gate-Treiber-IC für sensor- und bürstenlose Gleichstrommotoren ermöglicht einfache Integration in Kunden-Applikationen

December 16, 2014

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Der A4963 von Allegro MicroSystems ist ein neuer Controller-IC für sensorlose 3-Phasen BLDC-Motoren, der mit geringem Aufwand auf individuelle Kunden-Applikationsanforderungen flexibel abgestimmt werden kann. Der neue IC ist für den Einsatz mit externen, komplementären P-Kanal und N-Kanal Leistungs-MOSFETs ausgelegt. Die zuverlässige, sensorlose Kommutierung, sowie der Start-up Algorithmus, können für unterschiedlichste Motoren und Motorlasten applikationsspezifisch parametriert werden. Die Anpassung erfolgt durch einfaches konfigurieren der weniger Default-Parameter, wodurch die Entwicklungszeit signifikant reduziert wird. Der neue IC kann als Stand-alone-Controller direkt mit der übergeordneten Motorsteuerungseinheit (ECU) kommunizieren oder von einem lokalen Mikrocontroller angesteuert werden.

Der A4963 deckt ein weites Anwendungsspektrum ab, da die Ausgangsstrom-Anforderungen über die Wahl der externen MOSFETs skaliert werden können. Durch den weiten Eingangsspannungsbereich von 4,2 bis 50V ermöglicht der Gate-Treiber-IC die Realisierung von Motoransteuerungen auch in rauer Industrieumgebung mit stark schwankender Versorgungsspannung.

Der A4963 ist für die Motoransteuerung mit Block-Kommutierung (trapezförmige Ansteuerung des Motors) ausgelegt. Die Kommutierung erfolgt über die „on-Chip“ Auswertung der induzierten Motorspannung (Back-EMF bzw. Gegen-EMK). Die sonst zur Erfassung der Rotorlage erforderlichen Hall-ICs werden nicht benötigt. Der Sensor-lose Start-up-Algorithmus ermöglicht es, dass der Treiber-IC einen weiten Bereich von Motor- und Lastkombinationen inklusiv der externen Trägheits- bzw. Reibungslasten treiben kann.

Abhängig von der Versorgungsspannung und vom verwendeten Motor, arbeitet der A4963 zuverlässig im Motordrehzahlbereich von <100 U/min bis zu 30.000U/min. Der Gate-Treiber-IC ermöglicht verschiedene Motor-Betriebsarten, wie Drehzahlreglung (Closed-Loop Control) , Duty-Cycle-basierte Drehzahlsteuerung (Open-Loop Control) oder Drehmoment-/Stromregelung (Closed-Loop Torque Control). Die Betriebs- und Ansteuerungs-Parameter können über die SPI-kompatible Schnittstelle eingestellt werden. Alternativ kann der A4963 auch mit den voreingestellten Parameter Default-Werten betrieben werden, die im On-Chip EEPROM gespeichert sind.

Die Motoransteuerung erfolgt über den PWM-Eingang. Der Open-Drain Speed-Ausgang (SPD-Pin) kann durch Programmierung wahlweise zur Überwachung der Motor-Kommutierungsfrequenz (Tacho-Signal) oder zur Messung der elektrischen Zyklusfrequenz (FG-Signal) genutzt werden. Einschalt- und Spitzenströme können durch die integrierte PWM-Strombegrenzung mit einstellbarer festen Off-Time limitiert werden.

Integrierte Diagnose-Funktionen zeigen Unterspannungen, Übertemperatur, Verlust der Motorsynchronisierung oder Fehler in der externen Leistungsstufe an. So können die Leistungsschalter vorauftretenden Kurzschluss-Bedingungen geschützt werden. Die Fehler werden über einen Open-Drain-Ausgang ausgegeben.

Der Motor-Controller A4963 ist für den Konsumer- und Industriemarkt sowie für Weiße Ware-Einsatz ausgelegt. Zu den typischen Anwendungen gehören: Pumpen, Gebläse, Gartengeräte und Elektrowerkzeuge, Haartrockner, tragbare Mixer sowie ferngesteuerte Wasser- und Fluggeräte.

Der A4963GLPTR-T steht in einem thermisch optimierten 20-poligen TSOP-Gehäuse mit „exposed Thermal-Pad“ zur Verfügung. Das Leadframe des bleifreien Gehäuses ist zu 100% galvanisch verzinnt. Das Bauteil ist RoHS konform.



Über Allegro MicroSystems

Allegro MicroSystems Inc. ist ein führendes Unternehmen bei der Entwicklung, Fertigung und Vermarktung von leistungsfähigen Power- und Halleffekt-Sensor-ICs. Die innovativen Lösungen von Allegro zielen auf die Wachstumsmärkte in den Bereichen Automobilelektronik, Kommunikation, Computer/Büroautomatisierung, Konsumer- und Industrieelektronik. Allegro hat seinen Firmensitz in Worcester, MA, USA mit Design- und Applikationszentren in Nord- und Südamerika, Asien und Europe. Weitere Informationen findet man unter: www.allegromicro.com.

Allegro MicroSystems Europe hat seinen Firmensitz in Chertsey, Großbritannien, und stellt die europäische Vertriebs- und Marketing-Niederlassung dar. Von hier aus wird ein Netzwerk von Repräsentanten und Distributoren in Europa geführt. Allegro unterhält außerdem Applikations- und Marketingzentren in Heidelberg, Deutschland sowie in Annecy, Frankreich. Hinzu kommt ein Entwicklungszentrum in Edinburgh, Schottland.


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