Wydajne sterowanie pracą silników PMSM – podzespoły

Dopuszczalne napięcie

Jak widać w tabelach, moduły Fairchild i IR używają tranzystorów MOSFET jako przełączających elementów mocy. SLIMM-nano firmy ST wykorzystuje IGBT. To rozwiązanie pozwala układom SLLIMM-nano wytrzymać wyższe napięcie o wartości 600 V, co zwiększa niezawodność w przypadku wystąpienia przepięć. W zamian jednak zostaje obniżone napięcie izolacji równe 1000 V w stosunku do 1500V zapewniane przez moduły SPM 5 oraz uIPM.

Brak potrzeby stosowania radiatora

Moduły różnią się też znacznie swym rozmiarem. Układy uIPM firmy IR mieszczą się w obudowach PQFN o wymiarach 12 x 12 mm. To mało, ale rozmiar nie oznacza wyłącznie oszczędności miejsca. Obudowy QFN mają bardzo dobre właściwości termiczne, dzięki czemu moduły uIPM mogą dostarczać do silnika 100 W mocy bez stosowania dodatkowego radiatora, co widać na rysunku 3. Firma STMicroelectronics informuje, że dotyczy to również modułów SLLIMM-nano.

Rys. 3. Zalecany schemat płyty drukowanej z modułem RSM836-025MA zasilającym silnik o mocy 93 W i odpowiadający mu rozkład temperatur. Powierzchnia skuteczna radiatora o objętości ok. 30 ml wynosi około 3 cm²

W kompaktowych pompach eliminacja dużego elementu, jakim jest radiator, stanowi istotną zaletę w stosunku do konkurencyjnych obudów montowanych powierzchniowo, które wymagają montażu dodatkowego radiatora nad układem.

W tabeli zostały wymienione rozmaite funkcje ochronne poszczególnych modułów, które zapewniają wysoką niezawodność. Jednak implementacja tych funkcji jest różna. Zarówno SLLIMM-nano oraz układu uIPM zapewniają ochronę niezależnie od kontrolera, takiego jak mikrokontroler lub procesor sygnałowy i mogą się wyłączyć, gdy zachodzi taka potrzeba. Tymczasem seria Fairchild SPM 5 wymaga zewnętrznego wzmacniacza operacyjnego, aby przesłać sygnał zwrotny do kontrolera. Wzmacniacz operacyjny jest również potrzebny do pomiaru temperatury i zapewnienia ochrony.

Firma STMicroelectronics wprowadziła sprytne rozwiązanie w modelu STGIPN3H60. Funkcja Smart Shut-Down polega na monitorowaniu takich zdarzeń, jak przeciążenie, zwarcie lub przegrzanie przez układ wewnętrzny. Jeśli zdarzenie wystąpi, urządzenie zostanie wyłączone, a kontroler otrzyma sygnał informujący o awarii. Pozwala to na natychmiastowe wyłączenie systemu bez problemów powodowanych opóźnieniem w odpowiedzi rdzenia kontrolera.

Podsumowanie

Inteligentne moduły IPM dostępne na rynku stanowią gotowy do użycia stopień mocy dla najpopularniejszych pomp cyrkulacyjnych o mocy 50–150 W. Moduły mogą uprościć projekt obwodu sterującego silnikiem elektrycznym, dzięki czemu będzie on mniejszy, bardziej niezawodny i uzyska wyższą sprawność. Co ważne, moduły te mają wsparcie w postaci wyczerpujących materiałów projektowych – not katalogowych, not aplikacyjnych, projektów referencyjnych i płytek testowych. Dzięki temu producenci pomp mogą łatwo znaleźć najbardziej odpowiedni model do swoich potrzeb.