¿Por qué sigue utilizando un relé para conducir un motor de automóvil?

- Dec 07, 2018-

¿Por qué sigue utilizando un relé para conducir un motor de automóvil?

Con el advenimiento de circuitos integrados (IC) más pequeños e inteligentes en los sistemas eléctricos automotrices, es hora de comenzar a observar el “elefante” en la habitación: ¿por qué seguimos usando relés para controlar los techos solares, los elevadores de ventanas, las cerraduras eléctricas y la parte trasera? ¿Cobertores para equipaje, asientos con memoria, compresores y varias bombas en el automóvil? Aunque los relés son asequibles y fáciles de diseñar, su funcionalidad es algo incómoda para las aplicaciones modernas de motores debido a su vida limitada y gran tamaño. Para una solución silenciosa, pequeña y segura, los circuitos integrados de estado sólido son la mejor opción para las aplicaciones de control de motores de automóviles.

Tamaño de la solución

Vamos a comparar las dos soluciones. La Figura 1 muestra una solución de relé típica con el mismo voltaje y corriente nominal y una solución de estado sólido equivalente.

Solo para el tamaño de la solución, los MOSFET de estado sólido sin cables (QFN) de 8 mm x 8 mm y dos MOSFET de canal N de paquete doble representan aproximadamente un tercio del área de la placa de la solución de relé. Mirando el eje z, toda la solución de estado sólido tiene aproximadamente 0.9 mm o 0.035 pulgadas de alto. Si desea construir una placa de circuito impreso de controlador de motor (PCB) que se ajuste justo en la parte posterior de la carcasa del motor, las soluciones de estado sólido de TI son perfectas para esta aplicación.

Además del tamaño, el controlador de compuertas de estado sólido integra un conjunto completo de características de protección que, de lo contrario, deben integrarse de manera discreta en la solución de relé. Estas características incluyen:

Medición de corriente del motor

Para cualquier tipo de regulación de corriente, tanto los sistemas de relé como los de estado sólido requieren una resistencia de derivación. La solución de relé requiere un circuito de amplificador discreto separado para aumentar el voltaje medido a través de la resistencia de detección. Luego, el aumento de voltaje se envía a un microcontrolador (MCU) convertidor de analógico a digital (ADC) para que la lógica digital en el MCU pueda determinar cuándo apagar el motor o limitar la corriente. Pero los motores de estado sólido típicamente integran un amplificador de derivación de lado bajo, por lo que el único componente discreto que necesita es una resistencia de sentido de corriente única. La Figura 2 muestra la diferencia entre el CI de accionamiento del motor integrado y la topología del circuito de medición de corriente discreta.

Curva de velocidad del motor

Las curvas de velocidad del motor con relés son extremadamente ineficientes. Los diseñadores pueden usar un resistor de diferente tamaño colocado en serie con el motor o un motor de bobinado múltiple con diferentes velocidades para lograr un esquema de control de múltiples velocidades para ventanas eléctricas, puertas de elevación, techos solares, puertas corredizas o bombas con relés. Si desea elegir una velocidad diferente, ambas soluciones requieren más relés, lo que significa más espacio en la placa y componentes discretos.

Con una solución de estado sólido, solo necesita proporcionar dos señales de modulación de ancho de pulso (PWM) de la MCU para que los controladores de motor de TI controlen la velocidad del motor. En la DRV8702-Q1 y DRV8703-Q1, TI proporciona un modo PH / EN en el que solo se aplica una señal PWM al pin de habilitación, mientras que un pin lógico simple de fase alta o baja controla la dirección del motor. La señal PWM de nivel lógico se convierte directamente a la puerta MOSFET con el voltaje correcto para mejorar completamente el MOSFET del lado alto o del lado bajo. Con este tipo de interfaz, puede diseñar rápidamente bombas de múltiples etapas, trayectorias personalizadas para techos corredizos de vidrio, ventanas eléctricas de cierre suave, limpiadores de parabrisas económicos de velocidad variable o cualquier otro tipo de aplicación simple de motor de control de movimiento.

Diseño de referencia relacionado

El diseño de referencia del módulo de motor de techo solar de tamaño pequeño es un módulo de control de motor de estado sólido para aplicaciones de tragaluz y elevación de ventanas. El diseño de referencia de TI utiliza el controlador de compuerta DRV8703-Q1 con amplificador de derivación integrado y dos paquetes de paquetes MOSFET de grado automotriz para crear una distribución de etapa de potencia muy pequeña en comparación con las soluciones de relé típicas. El diseño también incluye dos sensores de efecto Hall de enclavamiento digital DRV5013-Q1 de TI para codificar la posición del motor.

Diseñar un sistema de control de motor utilizando el motor de estado sólido de TI ayudará a reducir el tamaño de la solución de PCB, permitiendo que más y más motores sean controlados desde el mismo módulo. Gracias al esquema de control simple y altamente integrado de TI para accionamientos de motor, los diseñadores pueden rediseñar rápida y fácilmente la mayoría de los circuitos de controlador de motor de CC con escobillas que actualmente utilizan relés.



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