Mezőgazdasági és intelligens berendezések meghajtó integrált áramkörsei

I. Miért a vezérlő IC-k határozzák meg a rendszer stabilitását

Valós projektekben a nyomtatott áramkörök károsodása, túlmelegedése és élettartamuk csökkenése gyakran nem az MCU-k vagy a szoftveres vezérlőprogramok, hanem a vezérlő fokozat meghibásodása miatt következik be.
A vezérlő IC-k a vezérlési logika (MCU-k) és az erőfokozati eszközök (MOSFET-ek, IGBT-k, LED-ek) között helyezkednek el – ez egy gyakran alábecsült, de a rendszer megbízhatósága szempontjából kritikus réteg.

II. A vezérlő IC-k fő típusai (mérnöki szemszögből)

A meghajtó IC-ket általában a következő kategóriákba sorolják:

Motorvezérlő IC-k ventilátorokhoz, szivattyúkhoz és működtető elemekhez

Kapuvezérlő IC-k MOSFET-ekhez és IGBT-khez

LED-vezérlő IC-k világításhoz és kijelző-háttérvilágításhoz

Félhidgátkapcsoló / Teljes hidgátkapcsoló vezérlő IC-k ipari teljesítményfokozatokhoz

III. Motorvezérlő IC-k ipari és okos alkalmazásokban

A motorvezérlő IC-knek biztosítaniuk kell:

Zavartalan indítás és leállítás

Pontos áramvezérlés

Túlterhelés- és hővédelem

Jelenleg gyártásban lévő motorvezérlő IC modellek:

TI DRV8825, léptetőmotor-vezérlő, széles körben használják 3D nyomtatókban és ipari meghajtókban

TI DRV8871, egyenáramú motorvezérlő, beépített áramszabályozással és védőfunkciókkal

ST L298N, klasszikus dupla H-híd vezérlő, hosszú ideje használatos ipari és oktatási berendezésekben

Ezek a vezérlők német, olasz és kelet-európai ipari berendezésekben terjedtek el, ahol az ipari felszerelések a túlzott miniaturizáció helyett a megbízhatóságra és erősségre helyezik a hangsúlyt.

IV. Kapuvezérlő IC-k: A teljesítményszakaszok erősítői

Az inverterekben, teljesítménymodulokban és ipari motorvezérlésben az MCU GPIO kivezetései nem képesek közvetlenül vezérelni a MOSFET-eket vagy IGBT-ket.

A kapuvezérlő IC funkciója:

Magas csúcsáram-vezérlés biztosítása a kapun

Kapcsolási sebesség szabályozása

Kapcsolási veszteségek és az elektromágneses interferencia (EMI) csökkentése

Kapuvezérlő IC modellek

TI UCC27524, egycsatornás alacsony oldali MOSFET-vezérlő, magas meghajtó árammal, gyakran használják ipari tápegységekben

Infineon IR2110, felső és alsó oldali vezérlő, széles körben alkalmazzák inverterekben és UPS rendszerekben

ON Semiconductor FAN7392, félig híd típusú IGBT/MOSFET-vezérlő, gyakran használják ipari és teljesítményelektronikai rendszerekben

Ezeket az alkatrészeket jelentős mennyiségben szállítják Indiából és Vietnámból, ahol a teljesítményelektronikai gyártás továbbra is bővül.

V. LED-vezérlő IC-k világítási és kijelzőrendszerekben

Az LED-vezérlő IC-k a következőkre összpontosítanak:

Állandó áram szabályozása

Hővédelem

Fényerő-szabályozás

LED meghajtó IC:

TI TPS92512, autóipari és ipari minőségű LED meghajtó, széles bemeneti feszültségtartományt támogat

ON Semiconductor NCL30060, váltakozó áramról egyenáramra alakító LED meghajtó, gyakran használják világítási tápegységekben

ST HVLED001A, nagyfeszültségű LED állandó áramú meghajtó, gyakran használják ipari világításban

VI. Gyakorlati példa: Ipari ventilátorvezérlés optimalizálása

Egy ipari berendezéshez tervezett ventilátorrendszer eredeti kialakítása: mikrovezérlő (MCU) + diszkrét MOSFET-ek, áramkorlátozás nélkül, magas hibaráta.

Áttervezés után: DRV8871 motorvezérlő használata, integrált áram-szabályozással és hővédelmi leállítási funkcióval.

Eredmények: a ventilátor élettartama jelentősen javult, a nyomtatott áramkörös egységek hibaráta csökkent, és az ügyfél sikeresen átment a CE-megfelelőségi vizsgálaton.

VII. A meghajtó IC-k beszerzési valósága

A meghajtó IC-piac jelenlegi jellemzői: a klasszikus modellek élettartama hosszú; az ipari vásárlók alacsony mértékben fogadják el az alternatív megoldásokat; a projektalapú megrendelések nagyobb hangsúlyt fektetnek a készletmélységre és a stabil szállítási időkre.

VIII. Következtetés: A rossz meghajtó IC-kiválasztás rendszerhibahoz vezet

A meghajtó IC-k a rendszer legnagyobb kockázatot jelentő, ugyanakkor legkönnyebben figyelmen kívül hagyott integrált áramkörjei.

A megfelelő kiválasztás közvetlenül meghatározza a rendszer megbízhatóságát, élettartamát és tanúsítási sikerességi arányát.