Relais moteur de voiture avantage
Certaines personnes se demandent, il y a tellement de méthodes qui peuvent être utilisées pour entraîner des moteurs automobiles. Pourquoi utilisent-ils encore des relais pour la conduite? Cet article explique ce problème et comprend les avantages des relais.
Avec l'adoption croissante de circuits intégrés (CI) plus petits et plus intelligents dans les systèmes électriques automobiles, il est temps de commencer à résoudre le problème de la cécité: pourquoi sommes-nous toujours dans le module de toit ouvrant, le lève-vitre, le verrouillage électrique, le train arrière? Contrôler le moteur avec un relais dans le pont élévateur, le siège mémoire, le compresseur et la pompe? Bien sûr, l’utilisation des relais est peu coûteuse et simple à concevoir, mais leur fonction semble peser lourd pour les applications automobiles modernes, compte tenu de leur durée de vie limitée et de la taille de leur solution. Pour les solutions silencieuses, petites et sûres, les circuits intégrés à semi-conducteurs constituent le meilleur choix pour les applications de contrôle de moteur automobile.
Taille de la solution
Comparons les deux solutions illustrées à la Figure 1: solution de relais typique et solution à l’état solide équivalente, avec la même tension et le même courant nominaux.
Mesure du courant moteur
Pour tout type de régulation de courant, les relais et les systèmes à semi-conducteurs nécessitent des résistances shunt. La solution de relais nécessite un circuit d’amplificateur discret distinct pour augmenter la tension mesurée à travers la résistance de détection. L'augmentation de la tension est ensuite envoyée à un convertisseur analogique-numérique (ADC) du microcontrôleur (MCU) afin que la logique numérique du MCU puisse déterminer quand éteindre le moteur ou limiter le courant. Cependant, les pilotes de moteur à semi-conducteurs intègrent généralement un amplificateur shunt de courant côté bas, de sorte que le seul composant discret requis est une seule résistance de détection de courant. La figure 2 montre la différence entre le circuit intégré de commande de moteur intégré et la topologie de circuit de mesure de courant discret.
Interface avec MCU
Lors de la connexion de relais et de solutions à semi-conducteurs à une MCU, les circuits intégrés à semi-conducteurs implémentent généralement une connexion directe entre les broches d'entrée et de sortie à usage général (GPIO) et de convertisseur analogique-numérique (ADC) de la MCU. Ces circuits intégrés sont généralement suffisamment flexibles pour connecter une tension de niveau logique de 1,8, 3,3 ou 5 V à une résistance de terre à haute impédance. Pour les solutions de relais, un gain de courant similaire est nécessaire pour contrôler les bobines de solénoïde dans le relais afin de réaliser un contrôle d'entrée similaire. La figure 3 montre la différence de topologie de circuit connectant le relais et le contrôleur à semi-conducteurs au MCU.
Courbe de vitesse du moteur
La courbe de vitesse du moteur avec relais est très inefficace. Les concepteurs peuvent utiliser des relais pour réaliser des schémas de commande à plusieurs vitesses pour les lève-vitres, les portes d'ascenseurs, les toits ouvrants, les portes coulissantes ou les pompes, au moyen de résistances de différentes tailles placées en série avec le moteur ou de moteurs à multiples enroulements à différentes vitesses. Les deux solutions nécessitent davantage de relais si des vitesses différentes sont choisies et davantage de relais nécessitent plus d'espace de carte et de composants discrets.
Avec une solution à semi-conducteurs, il vous suffit de fournir deux signaux de modulation de largeur d'impulsion (PWM) provenant de la MCU aux pilotes de moteur de TI pour contrôler la vitesse du moteur. Sur les DRV8702-Q1 et DRV8703-Q1, TI fournit un mode phase / activation dans lequel un seul signal PWM est appliqué à la broche d'activation, tandis qu'une broche simple phase haute ou basse contrôle la direction du moteur. Le signal PWM de niveau logique est directement converti en porte MOSFET avec la tension correcte pour améliorer pleinement le MOSFET côté haut ou côté bas. Avec ce type d'interface, vous pouvez rapidement concevoir des pompes à plusieurs vitesses, des courbes de mouvement personnalisées pour les toits ouvrants vitrés, des vitres électriques à fermeture en douceur, des essuie-glaces peu coûteux à vitesse variable ou tout autre type d'application d'un moteur à commande de mouvement simple.
Exemple
La conception de référence du module moteur de toit ouvrant réduit l'encombrement est un module de commande de moteur à semi-conducteurs pour applications de lanterneaux et de lève-vitres. La conception de référence de TI utilise le pilote de grille DRV8703-Q1, qui intègre un amplificateur shunt de courant et deux MOSFET à double rangée de type automobile pour créer une très petite disposition de puissance comparée à une solution de relais typique. La conception comprend également deux capteurs Hall à verrouillage DRV5013-Q1 de TI pour l’encodage de la position du moteur.
La conception d'un système de commande de moteur utilisant les entraînements à moteur à semi-conducteurs de TI contribuera à réduire la taille de la solution de circuit imprimé, permettant ainsi de contrôler davantage de moteurs à partir du même module. Grâce à la haute intégration de nos entraînements à moteur et à nos schémas de commande simples, les concepteurs peuvent rapidement et facilement redéfinir les circuits de contrôleur de moteur à courant continu à balais modernes qui utilisent actuellement des relais.
