モーター制御SoCは、設計の柔軟性を高めるためにMCUコアを追加します

エネルギー変換効率は、エレクトロニクス設計において常に重要な役割を果たしてきました。電気モーターの場合、変換は2回行われます。最初にモーターの制御に必要な電気を生成し、次に電気を駆動力に変換します。モーターによって生成されるノイズの除去は、このタイプのアプリケーションでエレクトロニクス設計者が直面する最も一般的な問題の1つです。

メーカーは、実際のモーター制御ユニットを、最終製品の多様な機能ではなく、基本的な機能ブロックと見なす傾向がますます高まっています。これは、家庭用電化製品に通常見られる排水ポンプやファンなどの補助システムを検討する場合に特に明白です。インフィニオンテクノロジーズは、ディスクリートコンポーネントの幅広いポートフォリオを提供するだけでなく、インバーターアプリケーションを簡素化し、使用するコンポーネントの総数に対する研究開発コストと部品表（BOM）を最小限に抑える統合ソリューションも提供します。

たとえば、新しいIMC300は、iMOTIONモーションコントロールエンジン（MCE）モーターと、Arm®Cortex®-M0コアに基づく追加のマイクロコントローラーを組み合わせたものです。 IMC300ポートフォリオは、高いアプリケーションの柔軟性を必要とする可変速ドライブを対象としています。

コントローラー

モーターの速度と方向を制御することは、使用中のモーターの動作モードを前提としており、モーターのタイプとさまざまなアプリケーション要件に応じて、さまざまな技術と回路が必要です。モーターコントローラーの目的は、電気モーターを手動または自動で操作できるようにすることです（開始-停止、前進-反転、速度、ねじれ、および電圧過負荷に対する保護）。電気モーター制御には電子回路が必要ですが、数年前までは、電圧と電流が関係するため、個別のコンポーネントで作られていました。今日のエンジン制御は、計算ソフトウェアとパワーエレクトロニクスの2つのレベルで効率的なマイクロエレクトロニクスソリューションを実現するための研究開発活動の最前線にあります。

iMOTIONテクノロジー

iMOTIONは、オプションとして力率補正（PFC）を使用して、すぐに使用できる認定済みのモーター制御アルゴリズムをハードウェアと統合して生産的に使用できる製品ファミリーを識別します。モーター制御用のパワーエレクトロニクスソリューションでは、顧客のターゲットアプリケーションへの柔軟性と適応性を確保する必要があります。これは、検討中のモーターの構成をはるかに超えることがよくあります（図1 。

図1 ： iMOTIONはモーター制御の統合を推進します。 （画像：インフィニオンテクノロジーズ）

iMOTION ICは、DCシャント電流測定またはDC接続を使用したセンサーフィールド指向制御（FOC）モーター制御に必要なすべての制御およびアナログインターフェース機能を統合します。さらに、インフィニオンの特許取得済みアルゴリズムを備えているため、モーター制御アルゴリズムの開発プロセスからソフトウェアコーディングを排除できます。

iMOTIONソリューションは、家電製品やファンなどの小型ドライブに適合します。このソリューションは、コントローラー、SmartDrive、SmartIPMデバイスを組み合わせたものです。

SmartDriveデバイスはゲートドライバと統合されています（MOSFETまたはIGBTを使用できます）。最高の統合レベルは、MCEとゲートドライバーおよび3相フルブリッジを組み合わせたSmartIPMファミリーで達成され、1つの小さなPQFNパッケージで完全なインバーターシステムを実現します。

インフィニオンのiMOTIONIMC300ファミリのICは、可変速モーター制御システムの規制を対象として、ユーザーがプログラム可能な追加のマイクロコントローラーを統合しています（図2 ）。デュアルコアコントローラーは、必要なハードウェア、ソフトウェア、およびユーザープログラムを統合して、永久磁石同期モーター（PMSM）を調整します。最小のシステムおよび開発コストで、柔軟性の高いモーター制御システムを実現します。

図2 ： iMOTIONモーションコントロールエンジンとARMCortex-M0の図と機能 （画像：インフィニオンテクノロジーズ）

IMC300の保護機能には、不足/過電圧、過電流、過熱、モーターゲートキル、ローターロック、障害報告、最小デッドタイム、およびシュートスルーが含まれます。制御機能には が含まれます inusoidal FOC、センサー付き/センサーレス、3相または2相変調、弱め界磁、ゼロベクトルブレーキ、統合PFC、統合ブートストラップ。

IMC300とその前身であるIMC100は、MCE 2.0の同じ実装を共有し、PFC制御、複数の保護機能、およびスクリプトエンジンを備えたすぐに使用できるソリューションを提供します。

モーター制御にMCEを適用することにより、顧客は、内蔵のArmマイクロコントローラーで完全に独立して動作するシステムアプリケーションに集中できます。そのMCUは、柔軟な周辺機器のセットを提供し、システム機能、特定の通信、ドライブの監視など、さまざまな目的に使用できます（図3 。

図3 ： IMC300回路アプリケーション （画像：インフィニオンテクノロジーズ）

インフィニオンテクノロジーズのiMOTIONの製品マーケティングマネージャーであるIngoSkurasは、次のように述べています。 「ここ数年、ほとんどのモーターを電子制御する傾向が見られます。オンまたはオフだけでなく、いわゆる可変速ドライブも同様です。そして、そのためのソリューションがあります。基本的に、お客様はプログラミングなしで使用できます。それぞれのモーターの用途に合わせて構成するだけで、実行されます。通常、これを達成するには30分から1時間かかります。」

MCEは、必要なすべてのハードウェアおよびソフトウェアコンポーネントと、必要なすべての保護機能を統合し、BOMを削減します。それは継続的な改善を受けています。通常、1年に2つのバージョンがリリースされます。

より多くのインテリジェンスをA / Dコンバーターやタイマーなどの周辺機器に転送するモーター制御アルゴリズムにより、CPUコアの負荷が軽減されます。最新の32ビットアーキテクチャを統合する小さなコントローラを含むソリューションにより、この解放されたCPU容量がアプリケーション設計者に利用可能になります。

iMOTIONコントローラーは、実稼働環境での使用に適したアルゴリズムを実装し、家電製品の機能安全要件もサポートしており、これらの市場で必要な標準に準拠した設計を可能にします。

IMC300デバイスは、UL / IEC 60730（クラスB）に準拠した機能安全を必要とするアプリケーションに対して事前に認定されています。