Dalle tre

L’industria dei veicoli elettrici (EV) sta cavalcando un’altra grande onda. Questi veicoli non sono più percepiti come una moda passeggera; i governi stanno ora esercitando pressioni per un’elettrificazione diffusa sulle strade. Ad esempio, sia il Regno Unito che la California impongono veicoli a emissioni zero entro il 2035.

Per soddisfare queste esigenze, gli EE stanno ottimizzando i veicoli elettrici, e in particolare i veicoli elettrici ibridi leggeri (MHEV), per renderli più piccoli e leggeri e renderli più convenienti.

Texas Instruments ha affrontato questo problema con il suo prodotto più recente, un driver per motore da 48 V altamente integrato pensato per ridurre significativamente l'area del PCB. Abbiamo parlato con Kannan Soundarapandian, manager della business unit Motor Drives di TI, per conoscere in prima persona la nuova tecnologia.

Probabilmente la forma più popolare di motori EV è il motore a induzione trifase.

Un motore trifase è un tipo di motore elettrico costituito da due componenti principali: un rotore e uno statore. Il rotore è la parte del motore che gira effettivamente mentre lo statore è la parte del motore che fa girare il rotore. Lo statore stesso è costituito da tre coppie di bobine uniformemente distanziate attorno al rotore.

Il motore è chiamato “trifase” perché è azionato da tre fonti di alimentazione CA che sono intenzionalmente sfasate tra loro, ciascuna chiamata “fase”. Ognuna delle coppie di bobine dello statore è collegata a una fase e, come risultato delle differenze di fase, generano un campo magnetico rotante continuo che gira attorno allo statore.

Questo campo magnetico variabile crea induttivamente una corrente in movimento all'interno del rotore, che ritarda il campo dello statore. Questo ritardo crea una forza di trazione sul rotore, provocando la rotazione che muove un EV.

Sebbene i motori trifase forniscano efficienza e prestazioni elevate per i veicoli elettrici, non sono privi di inconvenienti. Come ha spiegato Soundarapandian, per azionare un motore trifase, il sistema richiede tre set individuali di driver del motore e relativi circuiti.

“In un tipico sistema di azionamento di un motore, ci sono tre fasi, quindi dovresti immaginare che questo (circuito) venga ripetuto tre volte. E ci sono molti componenti", spiega. "Ci sono circuiti di controllo, resistori, diodi e anche alcune delle funzionalità di sicurezza che in genere vengono implementate esternamente."

Ripetendo questo circuito tre volte si ottengono rapidamente distinta base, costo e area. Inoltre, cercare di mantenere l'integrità del segnale in un ambiente già rumoroso diventa ancora più difficile poiché il routing diventa più limitato.

La soluzione a questo problema, secondo Texas Instruments, è una maggiore integrazione, portando tutti i componenti esterni sul circuito integrato del driver. Questo è esattamente ciò che l'azienda si propone di fare con il suo nuovo prodotto, il DRV3255-Q1.

TI riferisce che questo prodotto è il primo driver per motori BLDC trifase da 48 V del settore a integrare la logica di cortocircuito attiva high-side e low-side, eliminando di fatto i transistor esterni e la logica di controllo necessaria.

Su ciò che rende il dispositivo così speciale, Soundarapandian ha sottolineato: “È l'aspetto dell'integrazione in cui inseriamo un gran numero di componenti esterni. È l'erogazione di potenza più precisa su un sistema a 48 V."

Si dice che il nuovo circuito integrato riduca l'area del PCB fino al 30% pur essendo in grado di fornire fino a 30 kW di potenza al motore. Il dispositivo è inoltre valutato a 95 V, proteggendo il circuito integrato da picchi transitori elevati sulla guida da 48 V.

Progettato con una funzionalità logica di cortocircuito attiva, il driver del motore BLDC consente ai progettisti di implementare connessioni MOSFET in base ai requisiti del sistema. Ciò, a sua volta, può aiutare a mitigare la sovratensione e i guasti diffusi al motore del veicolo e ad altri componenti elettrici. La modalità di cortocircuito attiva viene attivata automaticamente dalla risposta dinamica ai guasti del dispositivo quando confrontato con condizioni di sovratensione.

Uno degli obiettivi dichiarati di questa versione non è solo la sicurezza che offre ai conducenti dei veicoli MHEV, ma anche la riduzione delle emissioni di CO2 del motore a combustione interna del veicolo.