Valdymo integruotieji grandynai pramoninėje ir protingoje įrangoje

I. Kodėl valdymo IC lemia sistemos stabilumą

Tikruose projektuose tokios problemos kaip plokštės pažeidimas, perkaitimas ir sutrumpėjęs tarnavimo laikas dažnai kyla ne dėl mikrovaldiklių (MCU) ar programinės įrangos, o dėl valdymo etapo gedimų.
Valdymo IC yra tarp valdymo logikos (MCU) ir galios įrenginių (MOSFET, IGBT, LED) – tai dažnai nepakankamai vertinama, tačiau kritiškai svarbi sistemos patikimumui sluoksnis.

II. Pagrindinės valdymo IC kategorijos (inžinerinis požiūris)

Variklio valdymo IC dažniausiai skirstomi į:

Variklio valdymo IC ventiliatoriams, siurbliams, veikiamiesiems elementams

Vartų valdymo IC MOSFET ir IGBT tranzistoriams

LED valdymo IC apšvietimui ir ekrano foniniam apšvietimui

Pusmosto / pilno mosto valdymo IC pramoninėms galinėms grandinėms

III. Variklio valdymo IC pramonėje ir protingose programose

Variklio valdymo IC turi užtikrinti:

Sklandus paleidimas ir sustabdymas

Tikslus srovės valdymas

Perkrovos ir termoinė kaita apsauga

Šiuo metu gamyboje esančių variklių valdymo mikroschemų modeliai:

TI DRV8825, žingsninio variklio valdymo mikroschema, plačiai naudojama 3D spausdintuvuose ir pramoniniuose veikikliuose

TI DRV8871, nuolatinės srovės variklio valdymo mikroschema, su įmontuota srovės reguliavimo ir apsaugos funkcija

ST L298N, klasikinė dviguba H tiltelio valdymo mikroschema, ilgą laiką naudojama pramoninėje ir mokymo įrangoje

Šios valdymo mikroschemos plačiai naudojamos Vokietijoje, Italijoje ir Rytų Europoje, kur pramoninė įranga pirmenybę teikia patikimumui, o ne ekstremaliai mažai miniatiūrizacijai.

IV. Vartų valdymo mikroschemos: galios etapų stiprintuvas

Invertoriuose, galios moduliuose ir pramoniniame variklių valdyme MCU GPIO jungtys negali tiesiogiai valdyti MOSFET arba IGBT tranzistorių.

Vartų valdymo mikroschemos funkcija yra:

Pateikti didelę viršūninę vartų srovę

Valdyti perjungimo greitį

Sumažinti perjungimo nuostolius ir elektromagnetinį triukšmą (EMI)

Vartų valdymo IC modeliai

TI UCC27524, vienakanalio žemojo lygio MOSFET valdiklis, didelės galios valdymo srovės, dažnai naudojamas pramoniniuose maitinimo šaltiniuose

Infineon IR2110, aukštojo ir žemojo lygio valdiklis, plačiai naudojamas invertoruose ir UPS sistemos

ON Semiconductor FAN7392, pusmostinio tiltelio IGBT/MOSFET valdiklis, dažnai naudojamas pramonėje ir energijos sistemose

Šios detalės intensyviai importuojamos į Indiją ir Vietnamą, kur toliau plėtojama elektros energijos elektronikos gamyba.

V. LED valdymo IC lempos ir vaizdo sistemose

LED valdymo IC yra orientuoti į:

Nuolatinės srovės reguliavimas

Termo apsauga

Šviesos intensyvumo reguliavimas

LED valdymo IC:

TI TPS92512, automobilių ir pramonės paskirties LED valdiklis, palaiko plačią įtampą įėjime

ON Semiconductor NCL30060, kintamosios srovės į nuolatinę srovę (AC-DC) LED valdiklis, dažnai naudojamas apšvietimo maitinimo šaltiniuose

ST HVLED001A, aukštos įtampos LED nuolatinės srovės valdiklis, dažnai naudojamas pramonės apšvietime

VI. Atvejo tyrimas: pramoninio ventiliatoriaus valdymo optimizavimas

Pradinis pramoninės įrangos ventiliatoriaus sistemos projektavimas: mikrovaldiklis (MCU) + atskiri MOSFET tranzistoriai, be srovės apribojimo, aukšta gedimų dažnuma.

Perprojektavimas naudojant: DRV8871 variklio valdiklį su integruotu srovės reguliavimu ir temperatūros perkaitymo apsauga.

Rezultatai: ventiliatoriaus tarnavimo laikas žymiai padidėjo, plokštės lygio gedimų dažnumas sumažėjo, o klientas sėkmingai išlaikė CE atitikties bandymus.

VII. Vairuotojo integrinės schemos (IC) tiekimo realybė

Dabartinės vairuotojo integrinės schemos (IC) rinkos charakteristikos: klasikiniai modeliai turi ilgus gyvavimo ciklus; pramonės klientai mažai priima alternatyvių sprendimų; projektinės užsakymų formos didesnį dėmesį skiria atsargų gylis ir stabiliems pristatymo laikams.

VIII. Išvada: netinkamas vairuotojo integrinės schemos (IC) pasirinkimas lemia sistemos versijos nesėkmę

Vairuotojo integrinės schemos (IC) yra sistemos rizikingiausios, tačiau labiausiai praleidžiamos integrinės schemos (IC).

Teisingas pasirinkimas tiesiogiai lemia sistemos patikimumą, tarnavimo trukmę ir sertifikavimo sėkmės rodiklį.