Драйверы моторов

Modern microprocessors and microconverters are generally low power and operate on low supply voltages. Source and sink current for 2.5 V CMOS logic outputs ranges from μA to mA . Driving an H-bridge switching 12 V with a 4 A peak current requires the use of carefully selected interface and level translation components, especially if low jitter is needed.

The ADG787 is a low voltage CMOS device that contains two independently selectable single-pole double-throw (SPDT) switches. With a 5 V dc power supply, a voltage as low as 2 V is a valid high input logic voltage. Therefore, the ADG787 provides appropriate level translation from the 2.5 V controlling signal to the 5 V logic level needed to drive the ADuM7234 half-bridge driver.

The ADuM7234 is an isolated, half-bridge gate driver that employs Analog Devices’ iCoupler® technology to provide independent and isolated high-side and low-side outputs making it possible to use N-channel MOSFETs exclusively in the H-bridge. There are several benefits in using N-channel MOSFETs: N-channel MOSFETs typically have one third of the on resistance of P-channel MOSFETs and higher maximum current; they switch faster, thereby reducing power dissipation; and the rise time and fall time is symmetrical.

The 4 A peak drive current of the ADuM7234 ensures that the power MOSFETs can switch on and off very fast, thereby minimizing the power dissipation in the H-bridge stage. The maximum drive current of the H-bridge in this circuit can be up to 85 A, which is limited by the maximum allowable MOSFET current.

The ADuC7061 is a low power, ARM7 based precision analog microcontroller with integrated pulse width modulated (PWM) controllers that have outputs that can be configured to drive an H-bridge after suitable level translation and conditioning.

Figure 1. H-Bridge Using ADuM7234 Isolated Half-bridge Driver (Simplified Schematic: All Connections and Decoupling Not Shown)

Motor Control Interfaces:

• Three-phase inverter bridge with a power rating of 48V/15A
• Ability to use internal OpAmps found on certain dsPIC33E devices or external OpAmps on the MCLV-2 board for current sensing
• Hall sensors/quadrature encoder interface for sensored motor control
• Phase voltage feedback for sensorless BLDC operation
• DC bus current sense resistor for single shunt vector control
• Phase current sense resistor for dual shunt vector control
• Overcurrent protection
• Input/output control switches
• Potentiometer
• LED indicator for PWM outputs

Power Supply Connectors:

• Auxiliary power tab “fast-on” connectors for the controller and power stage
• 24V power input connector for the controller
• Dedicated power input connector for the power stage

Communication Interfaces:


• CAN interface port
• LIN interface port
• UART communication via USB
• UART communication via RS-232


Programming Interfaces:

• ICSP™ connector for programming a dsPIC® DSC device
• RJ11 connector for programming a dsPIC® DSC device
• ICSP™ connector for programming the PIC18LF2450 USB to UART bridge

Full Backwards Compatibility with MCLV

• Drive two motor windings with the two on-board full-bridge inverters
• Measure feedback and other analog signals (i.e., current, DC voltage, Potentiometer and Fault signals)
• Communicate with a host computer or an external device via USB

• dsPICDEM MCSM Development Board : DM330022
• dsPICDEM MCSM Development Board Kit : DV330021

Motor control interfaces:

• Two full-bridge inverters
• Two phase current sense resistors
• DC bus voltage sense resistor
• Over-current protection
  
  Built-in power supplies:
• 15V power supply, maximum power available 11 W
• 3.3V power supply, maximum power available 2 W
  
  Power supply connectors:
• 24V power input connector (J6) for the controller and power stage
• Auxiliary Power Tab Fast-On connectors (BP1 and BP2) for the power stage
  Motor control device (U2) socket:
• The dsPIC33FJ12MC202 Motor Control device in SOIC package (U3) footprint
  
  User Interfaces:
• One push button (S1)
• Reset push button (RESET)
• 10K Ohm Potentiometer (POT)
• LED indicators for PWM outputs arranged in a full-bridge format
• LED indicator for over current
  
  Communication Ports:
• UART communication via USB (J4)
  
  Programming Connectors:
  
• ICSP™ connector for programming a dsPIC DSC device (J2)
• RJ11 connector for programming a dsPIC DSC device (J1)
• ICSP connector for programming the PIC18LF2450 USB-to-UART Bridge (J3)

Power Factor Correction:

• Maximum output: 1000W at 400V
• Input voltage range: 85VAC - 265VAC
• Current feedback circuitry and zero-crossing detection
• VAC input voltage sensing
• DC bus sensing and Over-current protection
• Current sensing using either internal, on chip opamps or external opamps on the MCHV-2 board
Built-In Power Supplies:

• 15V power supply, maximum power available 11W
• 3.3V power supply, maximum power available 2W
Additional Protection Circuitry:

• 250 VAC/15A fuse
• In-rush current limiter
• EMI filter

Other Features:

• Built-in Isolated Debugger / Programmer
• Real time debug with DMCI integrated MPLAB®

Motor Control Interfaces:

• Three-phase inverter (IPM): 400V/6.5A
• Hall sensors and Quadrature Encoder Interface (QEI)
• Phase voltage feedback for sensorless BEMF operation
• DC bus current sense resistor for single shunt resistor vector control
• Phase current sense resistors for dual shunt resistor vector control
• Over current protection
Other Features:

• Isolated Input/Output control switches
• Compact design and royalty free software
• LED Indicators for PWM outputs
• dsPIC33EP256MC506 Internal Op-Amp PIM included (MA330031)
• Isolated communication ports : USB and RS232
• 28,44, and 100-pin dsPIC33F/E device support

dsPIC DSC Signal Board :

120-pin power board interface connector for power application board
60-pin expansion connector for adds-on boards
Two 30-pin connectors for signal monitoring or expansion
100/105 PIM header that support MCUs and dsPIC DSCs PIM with internal or external Opamp configurations
Human Interfaces include reset and power buttons along with LED indicators for debugging purposes
24V power input connector

10-24V Power Board:

Two PMSM/BLDC motor control power stages with electrical specifications:
- Input DC Voltage: 10V–24V DC ±10%
- Output Phase RMS Current: 10A nominal @ 25°C per phase
MCP8024 gate drivers with under voltage, over voltage, over current, shoot through and short circuit protection
Hall sensors or quadrature encoder interface in each motor control stages to enable sensor-based motor control algorithms
Phase voltage and reconstructed neutral feedback signals in each motor control stages to enable sensorless BLDC operation
DC bus current sense resistor for over current protection, torque control of BLDC motor and single shunt vector control of PMSMs.
Phase current sensing resistors for vector control
DC bus voltage sensing
Dynamic brake chopper circuit with hardware and software brake control for both the inverter stages
Over current protection and LED indication for PWM signals and power on status

Базовый проект PMP10531 представляет собой изолированный понижающий источник питания с 8 выходами для драйвера затвора IGBTдля применения в системах управления двигателями или высоковольтных инверторах. Номинальное значение входного напряжения составляет 24 В, данный проект имеет 4 изолированных набора напряжений смещения (+15 В, -8 В).

Данная плата предназначена для передачи электрической мощности драйвера для 6 IGBT в 3-фазной конфигурации: 3 набора выходов для 3 IGBT верхнего плеча с выходным током 100 мА и 1 набор выходов для всех IGBT нижнего плеча с выходным током 300 мА. Каждый набор положительных/ отрицательных шин генерируется обмотками единственного трансформатора с использованием цепи разделения напряжения. Проект имеет компактные габариты (62 мм x55 мм).

В проекте используется синхронный понижающий преобразователь LM5160 в конфигурации изолированного понижающего регулятора. Благодаря регулировке на первичной стороне выхода источника регулируется без использования оптопары или дополнительной обмотки трансформатора. Диапазон входного напряжения LM5160 – от 4,5 В до 65 В, выходной ток составляет 1,5 А, а также он имеет интегрированные переключающие полевые транзисторы. Входное напряжение платы базового проекта можно свободно регулировать в диапазоне от 20 В до 30 В.

Данный базовый проект имеет характер аппаратного решения.

• Восемь изолированных выходов: 1 x (+15 В / -8 В при 300 мА), 3 x (+15 В / -8 В при 100 мА), идеально подходит для применения с 3-фазными двигателями с переменным током и инверторами
• Проект изолированного понижающего преобразователя с регулировкой на первичной стороне и компактными габаритами для источника питания с несколькими изолированными выходами
• Широкий диапазон входного напряжения (от 20 В до 30 В)
• Обеспечивает мощность питания 2,3 Вт каждому из 6 IGBT-драйверов с максимальным КПД 82%
• Синхронный понижающий регулятор LM5160 с широким диапазоном входного напряжения (до 65 В) и выходным током 1,5 А
• Данная плата протестирована, также в данный проект включены файлы проекта и отчёт о результатах тестов
•  

Базовый проект PMP10645 содержит два драйвера полевых транзисторов SM74101 для управления полумостом и изолированный понижающий преобразователь. SM74101 представляет собой сверхмалогабаритный драйвер полевых транзисторов, который может отдавать ток до 3 А и принимать ток до 7 А. Понижающий преобразователь LM5017 с изолированными выходами имеет четыре выхода для формирования напряжения смещения для драйверов затвора в системах управления двигателем или инверторах. Пользователь также может выбирать между униполярным и биполярным ШИМ-сигналом для драйвера затвора с помощью джамперов.

Данный базовый проект имеет характер аппаратного решения.

• Ток в режиме источника до 3 А, ток в режиме нагрузки до 7 А
• Возможность выбирать между униполярным и биполярным ШИМ-сигналом для драйвера затвора с помощью джамперов
• Малые времена задержки, а также нарастания / спадания сигнала
• Генерирует сигналы и предоставляет источники питания для управления полумостом
• Изолированный понижающий преобразователь с постоянной длительностью открытия ключа, не требуется компенсация в контуре обратной связи
• Допускается нестабильность входного напряжения на уровне ±20% при номинальном значении входного напряжения 24 В
• Данный проект схемы был протестирован и включает в себя отчёт о результатах тестирования

Базовый проект PMP10654 представляет собой обратноходовой модуль питания с двумя изолированными выходами для генерирования шин напряжения смещения для одного IGBT-драйвера. Данные две шины напряжения служат в качестве положительного и отрицательного напряжений смещения для драйвера затвора IGBT в составе драйвера двигателя для применения в электромобилях/ гибридных электромобилях, а также для промышленных применений.

Данный базовый проект имеет характер аппаратного решения.

• Два изолированных выхода с напряжениями +15 В/ -9 В и током 200 мА, мощность 4,8 Вт, идеальный источник напряжений смещения для одного драйвера затвора IGBT
• Миниатюрный дизайн модуля питания, стандартный DIP-корпус
• Коэффициент перекрёстной стабилизации +/-5%, максимальный КПД 87%
• Диапазон входного напряжения от 8 В до 20 В, что подходит для систем питания от батареи с напряжением 12 В
• Синхронный понижающий/ изолированный понижающий регулятор напряжения LM5160 с широким диапазоном входного напряжения до 65 В и выходным током 1,5 А
• Печатная плата данного проекта была протестирована, и к ней прилагаются отчёт о результатах тестирований и файлы проекта

В базовом проекте PMP10767 для преобразования переменного входного напряжения с универсальным диапазоном в постоянный выход 15 В/ 0,13 А используется понижающий преобразователь с контроллером UCC28911. Простота данной схемы была достигнута благодаря её работе в режиме квазирезонансного переключения при минимуме входного напряжения и применению понижающей топологии. В данном проекте при полной нагрузке достигается максимальное значение КПД 77%, а потребляемая мощность при отсутствии нагрузки данной печатной платы составляет менее 70 мВт.

Данный базовый проект имеет характер аппаратного решения.

Базовый проект PMP10834RevA представляет собой компактный и эффективный с точки зрения выделяемой энергии проект, предназначенный для понижения переменного напряжения с широким диапазоном (от 85 В до 265 В). В данном неизолированном понижающем проекте для обеспечения коэффициента нестабильности выходного напряжения на уровне 1% используется ШИМ-контроллер UCC28C42 с контуром обратной связи на базе оптопары. На данной печатной плате использованы исключительно стандартные компоненты (включая моточные изделия).

Данный базовый проект имеет характер аппаратного решения.

PMP11282 представляет собой базовый проект AC/DC-источника питания с высоким КПД, универсальным диапазоном переменного входного напряжения и выходом 24 В/ 17 А. Для обеспечения основного выхода 24 В/ 17 А используются ККМ в переходном режиме с чередованием фаз и последовательный резонансный LLC-преобразователь. В качестве вспомогательного источника питания используется обратноходовой преобразователь с управлением на первичной стороне и контроллером с интегрированным полевым транзистором. При переменном входном напряжении низкого уровня и полной нагрузке КПД данного проекта достигает значения 91,98%. При переменном входном напряжении высокого уровня и полной нагрузке КПД данного проекта достигает значения 94,61%.

Данный базовый проект имеет характер аппаратного решения.

• Источник питания мощностью 410 Вт с ККМ в переходном режиме с чередованием фаз и последовательным резонансным LLC-преобразователем
• КПД 91,98% при переменном входном напряжении 120 В с частотой 60 Гц и полной нагрузке
• КПД 94,61% при переменном входном напряжении 230 В с частотой 50 Гц и полной нагрузке
• Габариты печатной платы 125 мм x 225 мм
• К данному проекту прилагается отчёт о результатах тестирований
• К данному проекту прилагается отчёт о результатах тестирований на наведённые ЭМП

Проект PMP11287 поддерживает постоянное входное напряжение с диапазоном от 10,8 В до 264 В или переменное входное напряжение с диапазоном от 15 В до 264 В и генерирует выход 12 В / 55 мА. Создание подобного источника питания со сверхшироким диапазоном входного напряжения стало возможным благодаря использованию ШИМ-контроллера UCC2813, генерирующего сигналы с коэффициентом заполнения до 100%, а также применению понижающе-повышающей топологии. Габариты данной печатной платы составляют 20 мм (Ш) x 60 мм (Д) x 10,5 мм (В).

Данный базовый проект имеет характер аппаратного решения.

• Преобразователь мощностью 1 кВт с КПД 99%, частотой переключения 100 кГц и переменным входным напряженеим 230 В (при переменном входном напряжении 115 В мощность снижается до 600 Вт для обеспечения долговременной работы)
• Звено питания LMG3410 от компании TI на базе технологии GaN с интегрированным драйвером обеспеяивает надёжность данного решения и позволяет упростить его дизайн
• Функции защиты от повышенного тока, перегрева и повышенного напряжения с возможностью регулировки скорости изменения напряжения на коммутационном узле
• Полностью цифровое управление
• Адптивное управление длительностью времени простоя и низкий уровень искажений переменного тока
• Графический интерфейс пользователя для установки параметров ККМ и настройки контура управления

PMP4412 представляет собой базовый проект модуля с входным напряжением 24 В, выходным напряжением +5 В и мощностью 1 Вт, реализованного со стандартной промышленной схемой расположения выводов SIP. В нём используется синхронный изолированный понижающий контроллер LM25018 с постоянным временем открытия ключа. Данное решение имеет высокий КПД, низкие коэффициенты нестабильности относительно входа и по нагрузке и рейтинг изоляции по постоянному напряжению 1500 В. Данный модуль питания был разработан с использованием минимального количества компонентов для чувствительных к стоимости применений. PMP4394, PMP4401, PMP4412 – PM4415 имеют одинаковые схемы расположения выводов и могут заменять друг друга без необходимости в прочих модификациях.

Данный базовый проект имеет характер аппаратного решения.

PMP4413 представляет собой базовый проект модуля с входным напряжением 24 В, выходным напряжением ±15 В и мощностью 1 Вт, реализованного со стандартной промышленной схемой расположения выводов SIP. В нём используется синхронный изолированный понижающий контроллер LM25018 с постоянной длительностью открытия ключа. Данное решение имеет высокий КПД, низкие коэффициенты нестабильности выходных напряжений относительно входного напряжения и по нагрузке и рейтинг изоляции по постоянному напряжению 1500 В. Данный модуль питания был разработан с использованием минимального количества компонентов для чувствительных к стоимости применений. Проекты PMP4394, PMP4401, PMP4412 – PM4415 имеют одинаковые схемы расположения выводов и могут заменять друг друга без необходимости в прочих модификациях.

Данный базовый проект имеет характер аппаратного решения.

• Изолированная понижающая топология Flybuck™ с рейтингом изоляции по постоянному напряжению 1500 В
• Высокий КПД
• Низкие коэффициенты нестабильности выходных напряжений относительно входного напряжения и по нагрузке
• Бюджетное решение с минимальным количеством использованных компонентов
• Стандартная промышленная схема расположения выводов
• Габариты решения: 19,8 мм x 9 мм x 5,8 мм

PMP4460 представляет собой базовый проект модуля с входным напряжением 24 В и выходами 24 В / 50 мА и 5 В / 100 мА, реализованного со стандартной промышленной схемой расположения выводов SIP. В нём используется синхронный изолированный понижающий контроллер LM25017 с постоянной длительностью открытия ключа. Данное решение имеет высокий КПД, низкие коэффициенты нестабильности выходных напряжений относительно входного напряжения и по нагрузке и рейтинг изоляции по постоянному напряжению 1500 В. Данный модуль питания был разработан с использованием минимального количества компонентов для чувствительных к стоимости применений. Проекты PMP4394, PMP4401, PMP4412 – PM4415 имеют одинаковые схемы расположения выводов и могут заменять друг друга без необходимости в прочих модификациях.

Данный базовый проект имеет характер аппаратного решения.

• Изолированная понижающая топология Flybuck™ с рейтингом изоляции по постоянному напряжению 1500 В
• Высокий КПД
• Низкие коэффициенты нестабильности выходных напряжений относительно входного напряжения и по нагрузке
• Бюджетное решение с минимальным количеством использованных компонентов
• Стандартная промышленная схема расположения выводов
• Габариты решения: 20,6 мм x 9,4 мм x 6 мм

PMP4461 представляет собой базовый проект модуля мощностью 1 Вт с входным напряжением 5 В и выходным напряжением +5 В. В нём используется обратноходовой контроллер TPS55010 с переменной частотой переключения. Данное решение имеет высокий КПД (типовое значение – 82%), низкие коэффициенты нестабильности выходного напряжения относительно входного напряжения и по нагрузке и рейтинг изоляции по постоянному напряжению 3000 В. Данный модуль питания был разработан с использованием минимального количества компонентов, одним из которых является бюджетный трансформатор.

Данный базовый проект имеет характер аппаратного решения.

В PMP5967 из постоянного входного напряжения 380 В генерируется выход 12 В/ 38 А при КПД, превышающем 94%. В данном проекте для резонансного LLC-преобразователя используется UCC25600. Контроллер синхронных выпрямителей UCC24610 применяется для управления двумя связками полевых транзисторов CSD18501Q5A, что позволяет избавиться от необходимости в радиаторах на выходных выпрямителях.

Данный базовый проект имеет характер аппаратного решения.

Проект PMP9350 представляет собой синхронный понижающий регулятор напряжения с постоянной длительностью открытия ключа, в котором используется LM5017 с широким диапазоном входного напряжения и интегрированными полевыми транзисторами высокого и низкого уровня и который предназначен для применения в промышленных системах / автомобильной технике. Данная печатная плата была разработана с учётом возможности установки в ограниченных по габаритам устройствах. Также в данном проекте используется внешняя схема плавного запуска с целью уменьшения времени запуска.

Данный базовый проект имеет характер аппаратного решения.

• Синхронный выпрямитель для достижения высокого КПД
• Нагрев на 20°C (корпус ИС)
• Площадь данного решения с интегрированными полевыми транзисторами составляет 1 кв. дюйм
• Инжекция пульсаций напряжения в контуре обратной связи с помощью эквивалентного сопротивления дросселя по постоянному току
• Малое количество использованных компонентов
• Регулируемое значение частоты переключения

В базовом проекте генерируется изолированный выход 5 В/ 1,5 А из переменного входного напряжения с универсальным диапазоном 85 В – 265 В с КПД, превышающим 78%. Имея в своём составе обратноходовой контроллер с управлением на первичной стороне (PSR) UCC28722, который позволяет избавиться от необходимости в оптопаре и компонентах для управления на вторичной стороне, данный проект позволяет дополнительно сэкономить благодаря использованию биполярного транзистора, выступающего в роли ключа. Кроме того, в данном проекте используется контроллер выделенного зарядного USB-порта и устройство выключения питания с ограничением тока TPS2511 для безопасной зарядки большинства смартфонов и планшетов. Функции энергосбережения UCC28722 позволяют достичь в данном проекте потребляемой мощности менее 50 мВт при подключении к электросети и отсутствии подключённых к USB-порту устройств.

Данный базовый проект имеет характер аппаратного решения.

• КПД свыше 78% при полной нагрузке (5 В / 1,5 А)
• Потребляемая мощность в режиме ожидания менее 50 мВт при отсутствии нагрузки
• Функции стабилизации постоянного тока UCC28722 гарантирует защиту от короткого замыкания на выходе
• Функция автоматического распознавания TPS2511 позволяет отслеживать шину данных USB, что в свою очередь позволяет заряжать совместимые USB-устройства
• Функция программируемого ограничения тока TPS2511 обеспечивает дополнительный уровень защиты
• Быстрый запуск

Эта схема реализует горячую замену с использованием контроллера горячей замены с ограничением мощности TPS2490 и двумя 30-вольтными NexFET CSD17570Q5B. Система может использоваться в серверах безопасности для подключения линейных карт во время работы системы. Постоянный ток запуска, контролируемый dV/dt управлением, поддерживает пусковые токи 1 А и 2 А. Схема может быть размещена на линейной карте. Входное напряжение 12 В, ток 60 А.

Базовый проект генерирует изолированный интерфейс Profibus со скоростью передачи данных 40 Мбит/с и диапазоном напряжения от 3,3 В до 5 В с использованием изолированного приёмопередатчика Profibus ISO1176T и высокоточного линейного регулятора напряжения TPS76350. Данная схема обеспечивает гальваническую развязку сигналов и питания и в то же время позволяет уменьшить площадь печатной платы и снизить уровень энергопотребления.

Данный базовый проект имеет характер аппаратного решения.

• Рейтинг изоляции 4000 В (максимальное значение напряжения), максимальное повторяющееся значение напряжения (VIORM) 560 В
• Скорости передачи данных до 40 Мбит/с
• Дифференциальное выходное напряжение превышает 2,1 В (сопротивление нагрузки 54 Ом)
• Низкая ёмкость шины: 10 пФ (максимальное значение)
• Приёмник, защищённый от разрыва, короткого замыкания или отсутствия нагрузки на шине
• Данный базовый проект доступен для заказа

Проект решения высокоэффективного изолированного интерфейса CAN-Profibus от TI был разработан для применения в промышленных системах, требующих подачи изолированного питания на приёмопередатчики CAN и/ или Profibus. В данном проекте от TI стоит выделить возможность полного отключения как преобразователя энергии, так и приёмопередатчиков данных с помощью всего лишь одного сигнала с вывода GPIO микроконтроллера (например, при входе в режим малого энергопотребления). Данное изолированное интерфейсное решение организует шины с точной регулировкой как для основного, так и для второстепенного питания приёмопередатчиков Profibus и CAN от TI без использования дорогостоящих цепей обратной связи с оптроном, что делает данное решение наиболее простым, эффективным и гибким изолированным интерфейсным решением для промышленной автоматизации на рынке на сегодняшний день. Другие решения, в которых используются драйверы трансформаторов, не являются эффективными и не имеют возможности простого отключения, а также требуют дополнительных компонентов для управления второстепенной шиной питания. Наконец, данный проект TI имеет дополнительную особенность, заключающуюся в передаче данных только при детектировании микроконтроллером стабильного уровня питания или прекращении передачи данных при потере питания в интерфейсе.

Форм-фактор LaunchPad Tiva серии C данного проекта TI позволяет легко подключаться к печатной плате LaunchPad с целью использования микроконтроллера Tiva C для управления протоколом связи интерфейса. Комбинации двух печатных плат представляют собой полноценное и недорогое решение связи по CAN и Profibus.

• Функции разрешения, мягкого старта и детектирования ошибки TPS55010 позволяют МК полностью управлять шинами питания интерфейса связи, тем самым минимизируя общее энергопотребление системы
• Возможность настраивания частоты переключения повышает КПД, уменьшает габариты решения и позволяет избежать чувствительных диапазонов частот
• Технология гальванической развязки, применённая в приёмопередатчиках Profibus и CAN от TI, отличается проверенной надёжностью и стабильностью по времени, температуре и влажности

Данное решение от TI – 8-канальный модуль цифровых входов, готовый к применению в ПЛК.  Он разработан и протестирован в соответствии с IEC61000-4 EMC и требованиями к индустриальной автоматике, что позволяет разработчикам сократить время выхода на рынок. 8 цифровых входов, до 34 В каждый, подключаются к ПЛК через последовательный интерфейс, что сокращает количество занимаемых выводов контроллера и количество изоляторов. Технология цифровой изоляции с пиковым напряжением 4242 В от TI позволяет изолировать последовательный интерфейс данных и управления от ПЛК. Модуль включает в себя защиту от превышения по току и изолированный блок питания для нужд модуля. Для данного решения доступны полная документация, результаты тестирования, файлы проекта и встроенное программное обеспечение. 

• Полностью протестировано на соответствие с IEC61000-4 для ESD, EFT
• Схема защиты входов и ESD защита на 15 кВ
• Программируемый пользователем предельный ток 2 мА на входах для защиты от превышения тока
• Гальваническая изоляция шины данных и SPI интерфейса до 4242 В в пике
• Встроенный индикатор перегрева для отключения входов при возникновении неисправности
• Тонкий форм фактор 95 x50 x10 мм (ДxШxВ)

Типовое решение TIDA-00018 позволяет быстро разрабатывать устройства для точного измерения температур с использованием 24-битного дельта-сигма АЦП и широко используемых датчиков температур, таких как термопары и RTD. Руководство разработчика описывает сигналы датчиков, термопар, методики измерения коэффициентов RTD, рекомендуемые программные потоки, датчики линеаризации, диагностику датчиков, защиту от переходных процессов, печатные платы и другие практические рекомендации для достижения высокой точности и надежности устройств для измерения температуры в промышленных приложениях.

Модуль интерфейса температурного датчика имеет полностью изолированную конструкцию, что очень важно для компактных измерительных датчиков. Основой этого решения является 24-битный дельта-сигма АЦП, что обеспечивает высокое разрешение, высокую степень интеграции, низкий уровень шума и низкую стоимость аналогового фронт-энд датчика (AFE) для приложений измерений постоянного напряжения. Данный АЦП подходит для взаимодействия с различными типами датчиков, тем самым экономя место на печатной плате, уменьшая усилия по проектированию, сокращая время выхода на рынок и снижая стоимость BOM.

Кроме того, внешняя схема защиты была успешно протестирована на соответствие нормативным стандартам IEC61000-4 EFT, ESD и защиты. Соответствие со стандартом iec61000-4 предполагает, что устройство не только продолжит работу, но анализирует работу в жестких/шумных промышленных условиях.

• Два разных входных канала для подключения датчиков: термопар K-типа с CJC;
• Совместим с 2-,3- и 4-хпроводных датчиков RTD;
• Коэффициенты измерений для RTD;
• Точность измерений более чем:
  • для термопар: ±1°C,
  • для RTD: ±0,4°C;
• Обнаружение разрыва цепи или сигнала вне диапазона измерений;
• Соответствует стандартамIEC-61000-4:
  • IEC-61000-4-4: EFTдо ±1 кВ @ 5 КГц для сигнальных разъемов,
  • IEC-61000-4-2: ESDдо 4 кВ (контакт) & 8 кВ (воздушный зазор),
  • IEC-61000-4-5: Защита до ±1 кВ (земля) на сигнальный разъем.

В базовом проекте представлено решение для зарядки литий-ионной батареи с 7 ячейками. Он представляет собой интегрированное решение импульсного зарядного контроллера литий-ионных или литий-полимерных батарей. В нём используется синхронный импульсный ШИМ-контроллер с постоянной частотой переключения, высокоточным зарядным током и низким коэффициентом нестабильности выходного напряжения. Среди других функций имеются предварительная зарядная подготовка, остановка зарядки и отслеживание статуса зарядки. Печатная плата в данном решении заряжает батарею в трёх фазах: предварительная зарядная подготовка, зарядка постоянным током и зарядка постоянным напряжением. Зарядка прекращается, когда ток достигает минимального уровня, устанавливаемого пользователем. Программируемый таймер зарядки позволяет организовать безопасный запасной вариант для прекращения зарядки. Данный проект автоматически перезапускает зарядный цикл, если напряжение батареи опускается ниже внутреннего порога, и входит в режим сна с низким током потребления, когда входное напряжение опускается ниже напряжения батареи.

Данный базовый проект имеет характер аппаратного решения.

В данном базовом проекте представлен изолированный интерфейс RS-485 со скоростью передачи данных 1 Мбит/с и напряжениями питания 3,3 В с использованием изолированного приёмопередатчика RS-485 ISO35T, а также высокоточного линейного регулятора напряжения TPS76333. На данной печатной плате достигается гальваническая развязка сигналов и питания наряду с малыми габаритами и низким уровнем энергопотребления.

Данный базовый проект имеет характер аппаратного решения.

В системе управления BLDC-двигателем используются DRV10963, таймер TLC555 и типовой двигатель, рассчитанный на напряжение 5 В. Синусоидальная схема управления двигателем подходит для применения в небольших вентиляторах, от которых требуется низкий уровень генерируемых шумов. Поддерживается диапазон напряжения двигателя от 2,1 В до 5,5 В, а максимальное значение тока составляет 500 мА. Скоростью вращения двигателя можно управлять с помощью ШИМ-входа. Доступен режим ожидания с низким значением тока потребления. Звено управления двигателем имеет такие интегрированные функции защиты, как защита от короткого замыкания, возникновения сквозного тока, пониженного напряжения и перегрева, а также функцию детектирования заблокированного ротора.

Данный базовый проект имеет характер аппаратного решения.

• Синусоидальная схема управления двигателем
• Интегрированные силовые полевые транзисторы поддерживают входное напряжение с диапазоном от 2,1 В до 5,5 В и генерируют ток до 500 мА
• Скорость вращения двигателя легко контролируется с помощью потенциометра
• Для питания системы требуется один USB-кабель или внешний источник питания
• Точки для быстрого подключения позволяют организовывать внешнее управление
• Полнофункциональная отладочная печатная плата

Система состоит из микроконтроллера MSP430, драйвера двигателя DRV8837 и коллекторного двигателя 12 В. Она подходит для разработки устройств, требующих 10300 оборотов в минуту без нагрузки.

Модуль очень компактный – всего 19х33 мм, без учета размеров двигателя. Диапазон входных напряжений питания двигателя – 1,8..11 В, максимальный ток 1,8 А. Несколько вариантов конфигурации модуля позволяют регулировать скорость вращения шпинделя, изменять направление вращения и отключать подачу питания. Модуль имеет встроенную защиту от короткого замыкания, пробоя, пониженного напряжения и перегрева.

В системе коллекторных двигателей постоянного тока (Brushed Direct Current Motor, BDC) с несколькими двигателями используются MSP430, DRV8816 и двигатель от компании Anaheim Automation. Данный проект подходит для применений, в которых требуется генерирование тока двигателя с диапазоном от 1 А до 2 А при скорости вращения до 20000 об. / мин. Диапазон напряжения питания двигателя составляет от 8 В до 32 В, а максимальное значение тока – 2,5 А. ШИМ-схема позволяет управлять скоростью и стабилизировать ток. H-мост на полевых транзисторах поддерживает работу во время затухания тока, а также позволяет управлять длительностью затухания тока и временем устранения всплесков тока. Звено управления двигателем умеет встроенные функции защиты от короткого замыкания, возникновения сквозного тока, пониженного напряжения и перегрева.

Данный базовый проект имеет характер аппаратного решения.

• Интегрированные силовые полевые транзисторы поддерживают входное напряжение с диапазоном от 8 В до 35 В и генерируют ток до 2,5 А
• Лёгкая работа с двухканальной системой BDC-двигателей благодаря наличию 3 конфигураций моста
• Скорость вращения двигателя легко контролируется с помощью ШИМ и коэффициента заполнения
• Полностью защищён от пониженного напряжения базы, пониженного напряжения схемы накачки заряда, повышенного тока и перегрева на аппаратном уровне
• Ограничение тока с детектированием повышенного тока благодаря токочувствительному усилителю

В базовом проекте для создания 16-канального драйвера низкого уровня для реле, светодиодов и униполярных шаговых двигателей используются два драйвера DRV8860 и МК MSP430 серии Value Line. Данное решение поддерживает напряжение питания двигателя с диапазоном от 8 В до 38 В, генерирует выходной ток 200 мА на каждом из параллельных выходных каналов, имеет функции защиты от короткого замыкания и детектирования разрыва цепи нагрузки. Наличие последовательного интерфейса и последовательное соединение DRV8860 позволяет получить максимум преимуществ в виде минимального количество занятых портов ввода / вывода под входы и простого наращивания количества выходных каналов. Инновационные технологии управления временем подачи напряжения и внутреннего автоматического ШИМ-управления коэффициентом заполнения очевидным образом выполняют функцию энергосбережения в особенности при управлении реле и соленоидами. ШИМ-управление коэффициентом заполнения также может быть использовано для управления яркостью светодиодов. Также в данный проект заложена логика управления униполярными шаговыми двигателями в полношаговом и полушаговом режимах. Звено управления имеет интегрированные функции защиты от короткого замыкания, пониженного входного напряжения и перегрева.

Данный базовый проект имеет характер аппаратно-программного решения.

• Управление с помощью последовательного интерфейса с целью минимизации количества входных сигналов
• Последовательное соединение с целью простого наращивания количества выходных каналов без необходимости в увеличении количество портов ввода / вывода
• Широкий диапазон напряжения питания двигателя от 8 В до 38 В, выходной ток 200 мА на каждом выходном канале
• Параллельные выходы с целью увеличения выходного тока
• Функция диагностики путём считывания выходных состояний и функция защиты от повышенного тока / функция детектирования разрыва цепи нагрузки посредством последовательного интерфейса
• Интегрированные функции защиты от короткого замыкания, повышенного тока, пониженного входного напряжения и перегрева

В данном проекте TI реализуется аппаратный контроллер для ряда плат базовых проектов TI модуля аналоговых и цифровых I/O программируемых логических контроллеров (PLC) на основе МК Tiva™ серии C.

В проект входят гнёзда для сопряжения и одновременного управления двумя платами базовых проектов I/O TI. Это позволяет достичь максимальной гибкости, так как платы I/O могут содержать любые комбинации аналоговых или цифровых, а также входных или выходных модулей. Контроллер автоматически идентифицирует и соответствующим образом конфигурирует каждую плату I/O, необходимым образом добавляя компенсацию с аналоговую цепь. С помощью встроенных источников организовывается питание платы управления, а также изолированное питания для обеих плат I/O, что исключает необходимость в нескольких внешних источниках питания. Дополнительная цепь оптимизирует получение I/O сигналов (1 MSPS) и пропускную способность шины данных (20 МГц по шине данных SPI).

Данный дизайн также выступает в роли отладочной платформы для каждой из I/O плат за счёт анализа нескольких ключевых параметров и передачи результатов на ПК посредством встроенного разъёма USB 2.0.  Кроме того, в дизайн включён простой в использовании графический интерфейс, задействующий программу анализа на основе LabView™, способствующую комплексной отладке базовых проектов I/O. Графический интерфейс пользователя предоставляет много возможностей конфигурации тестовых параметров, а также опций фильтрования и установки, что позволит провести полноценный анализ отдельных плат модуля I/O. В проект также включены полная документация и файлы платформы.

• 32-битный, 80-МГцовый МК ARM® Cortex™-M4 Tiva™ серии C
• Модульный встраиваемый дизайн: два идентичных интерфейсных гнезда для одновременного управления и анализа ряда плат базовых проектов I/O модулей PLC TI
• Цепь для увеличения пропускной способности (1 MSPS скорости получения сигнала и 20 МГЦ SPI)
• Гальванически развязанный э/м совместимый интерфейс RS485 для связи с полевой шиной и э/м совместимый интерфейс USB0 для связи с ПК
• Гальванически развязанный источник питания с высоким КПД для обеих плат I/O на основе топологии Flybuck™ LM5017
• Цепь защиты источника питания от обратной полярности, быстротекущих переходных процессов и перегрузки, а также от высокого пускового тока
• Графический интерфейс пользователя на основе LabView™ для функционального тестирования и анализа производительности

В базовом проекте TIDA-00142 реализуется полноценное решение управления и привода трёхфазных вентильных двигателей постоянного тока номинальной мощностью до 3 кВт. В проект входят аналоговые цепи, цифровой процессор и программное обеспечение для вращения BLDC-двигателей без необходимости в обратной связи по положению в виде датчиков на основе эффекта Холла или импульсного датчика положения. В качестве примера показывается работа системы с двигателем мощностью 1 кВт с питанием 12 В, что распространено в автомобильных применениях. Тестовые данные легко собираются с тестовых точек на плате. Для ускорения процесса разработки для схожих применений BLDC-двигателей приводятся примеры программного обеспечения и пользовательская документация. В данном проекте задействована плата DRV8301-HC-C2-KIT.

• DRV8301 (трёхфазный инвертор с интегрированным понижающим преобразователем для внешних нагрузок на 1,5 А) с током 2,3 А в режиме нагрузки и 1,7 А в режиме источника
• controlCARD с МК F28035 семейства C2000 Piccolo с загруженным кодом для вращения двигателей посредством графического интерфейса пользователя
• Поддерживает до 60 В и 82,5 А
• Интегрированная среда разработки CCStudio v4.x

Референс дизайн TIDA00143 контроллера бесколлекторного двигателя постоянного тока, разработанный для питания от однополярного 12 В источника питания, напряжение которого может изменяться в широком диапазоне значений, типичных для автомобильного применения. Плата разработана для управления двигателями мощностью до 60 Вт, которые требуют тока 5 А. Размер и компоновка платы предназначены для оценки аппаратных и программных возможностей, благодаря простому доступу к основным сигналам через тестовые контакты. Подключение к различным двигателям возможно либо с помощью 3-контактного разъема, либо путем пайки проводов, идущих от фаз двигателя к плате. Линия питания 12 В защищена предохранетилем от повреждений платы или лабораторного источника питания в случае повреждения двигателя в процессе тестирования. Команды и состояние двигателя могут быть переданы и получены через JTAG разъем или через входные и выходны ШИМ сигналы. Кроме того, пользователи могут перепрограммировать микроконтроллер через разъем JTAG, тем самым адаптировав решение для широкого круга приложений.

• Работает от 12 В однополярного автомобильного источника питания (7 В…40 В);
• Управляет трехфазным бесколлекторным двигателем постоянного напряжения мощностью до 60 Вт без использования датчика положения;
• Простое начало работы с помощью программного обеспечения MotorWare;
• Тестовые точки обеспечивают простой доступ к основным сигналам управления двигателем;
• Возможность программировать микроконтроллер через интерфейс  JTAG.

Базовый проект TIDA-00151 включает в себя систему на кристалле (SOC) PGA450-Q1, являющейся микросхемой интерфейса датчика для автомобильных ультразвуковых датчиков. Она выполняет преобразование и обработку отражённых от объектов сигналов с датчика, а также вычисление расстояние между датчиком и объектами. МК и программная память обеспечивают гибкость настроек для конечного применения.

Примерами таких применений являются системы ультразвуковой помощи при парковке, автопарковки, слежения за мёртвыми зонами и парковки служащими.

К проекту прилагаются файлы для малогабаритной платы, а для сбора тестовых данных была использована отладочная плата PGA450Q1EVM.

В данном базовом проекте представлено законченное решение для модуля с питанием от одного источника для промышленного управления с аналоговым входом. Проект подходит для управления процессами и оборудования наподобие модулей программируемых логических контроллеров (PLC), распределённых систем управления (DCS), систем сбора данных (DAS), которые должны оцифровывать стандартные промышленные токовые входы и биполярные или однополярные входные напряжения до ±10 В.

В промышленности аналоговые диапазоны напряжений и токов включают в себя значения ± 2.5 В, ±5 В, ±10 В, от 0 до 5 В, от 0 до 10 В, от 4 до 20 мА и от 0 до 20 мА. С помощью данного базового проекта можно измерять все стандартные промышленные входы по напряжению и току. Модуль имеет восемь каналов, и каждый из них можно назначить входом по току или напряжению с помощью программной настройки. SAR-архитектура ADS8688 обеспечивает более высокое значение частоты выборки. ADS8688 также имеет PGA в составе чипа. Подобные PGA используются для усиления и смещения уровня биполярных сигналов. ISO7141 и ISO1541D обеспечивают цифровую гальваническую развязку головного микроконтроллера измерительной частью. Гальваническая развязка питания осуществляется с помощью изолированного понижающего преобразователя на основе LM5017. Модуль содержит EEPROM для хранения данных о калибровке и конфигурации модуля. Также данный базовый проект включает в себя такие продукты TI, как контроллер горячего переключения и ограничения пускового тока, изолированный понижающий контроллер, малошумящий LDO и расширитель I2C-GPIO, которые могут быть использованы во всей цепи обработки сигналов PLC. Модуль был разработан таким образом, чтобы иметь возможность подключения к контроллеру IO (TIDA-00123) для быстрого тестирования и отладки. Модуль из данного базового проекта также включает в себя цепь внешней защиты, а также был успешно испытан на соответствие требованиям стандартов IEC61000-4 (защита от быстротекущих переходных процессов, электростатического разряда и перегрузки) совместно с платформой контроллера IO.

• 8-канальный, 16-битный SAR АЦП ADS8688 с частотой выборки от 30 до 300 KSPS
• Программируемые каналы: каждый канал можно назначить входом по току или напряжению с помощью программной настройки
• Программируемые диапазоны тока (0-20 мА) и напряжения (+/-10 В)
• Входное питание с одного источника 24 В
• Соответствует требованиям IEC-61000 (IEC-61000-4-4: защита от быстротекущих переходных процессов ±2 кВ при 5кГц на сигнальных портах; IEC-61000-4-2: защита от электростатического разряда до 4 кВ при контакте и до 8 кВ при воздушном разряде; IEC-61000-4-5: защита от перегрузки до ±1 кВ относительно земли на сигнальных портах)

Единственной целью данного типового решения является детальная демонстрация способа построения простого и надежного аналогового интерфейса для точного измерения температуры термопарой. В решении TIDA-00168 пошагово рассматриваются теория, эксплуатация и возможные сложности применения датчиков данного типа. Кроме того, данное решение рассматривает такие вопросы, как анализ ошибок измерений, необходимость применения фильтра для защиты от наложения спектра, компенсация холодного спая, методы линеаризации данных с датчика, а так же конструктивные особенности печатной платы.

• Вход сенсора: термопара K-Типа
• Диапазон температур термопары от –200°C до 1372°C
• Точность измерения: 0.02ºC
• Компенсация холодного спая
• Возможность применения резистивного или встроенного в ADS1220 датчика температуры для компенсации холодного спая
• Разработано в соответствии со стандартами IEC61000-4
• Диапазон рабочих температур от  –40°C до 85°C

TIDA-00170 – промышленный контроллер модулей аналоговых входов и выходов. В данном решении реализовано 4 аналоговых входа и 2 аналоговых выхода. Модуль может измерять все стандартные промышленные напряжения до ±10 В и токи до 24 мА. На оба аналоговых выхода может выводиться напряжение до ±10 В или ток до 24 мА.

Данное типовое решение протестировано на соответствие стандарту IEC61000-4 (EFT, ESD)  и содержит схему защиты. Как показывают тесты, схема защиты не оказывает негативного влияния на данное решение и ошибка на входе на всём диапазоне (full-scale range, FSR) составляет менее 0.1%, а на выходе – менее 0.2% FSR.

• 16-битные входы и выходы с программируемым пользователем диапазоном;
• Программируемые каналы: каждый канал входа и выхода можно программно настроить на работу как по току, так и по напряжению;
• Точность – входные каналы менее ±0.1% FSR при 25 °C, выходные каналы менее ±0.2% FSR при 25 °C;
• Встроенный изолированный Flybuck™ источник питания с защитой от пусковых токов;
• Соответствует стандарту IEC61000-4 для ESD и EFT.

Референс дизайн, представляющий собой оценочный набор на базе дельта-сигма модулятора AMC130xс усиленной изоляцией и микроконтроллера Delfino TMS320F28377D семейства C2000. Дизайн позволяет оценить производительность измерений параметров трехфазного двигателя: ток каждой фазы, напряжение инвертора и напряжение цепи постоянного тока. Входящая в состав комплекта прошивка позволяет настроить Sinc фильтр, установить частоту PLL и получать данные с Sinc фильтра. Так же в комплект входит универсальный графический интерфейс, который поможет быстро оценить производительность AMC130x и с легкостью изменить параметры Sinc фильтра, реализованного на микроконтроллере Delfino.

• Изолированный шунт, позволяющий измерить ток и напряжение трехфазного двигателя с помощью дельта-сигма модулятора с усиленной изоляцией AMC130x;
• 2-ядерный микроконтроллер TMS320F28377D с реализованным на нем Sinc фильтром;
• Калиброванная точность ±0.2%, точность без калибровки < 2%;
• Время отклика менее 4 мкс. от коротких замыканий;
• Графический интерфейс пользователя для полного анализа тактирования модулятора, параметров Sinc фильтра и сигналов тока и напряжения;
• Соответствует требованиям IEC61800 по ЭМС. 

В данном проекте TI реализовано аппаратное решение интерфейса на базе стандарта EnDat 2.2 компании HEIDENHAIN для датчиков линейного или углового положения. Строительными блоками данного проекта являются источник питания для датчика положения – с инновационной интеллектуальной технологией электронного предохранителя (e-Fuse) – и надёжные полудуплексные приёмопередатчики RS-485, имеющие функции терминирования линии и электромагнитной защиты. Вспомогательный источник питания и интерфейс логического уровня с настраиваемым уровнем напряжения I/O предназначены для подключения к МК и микропроцессорам, которые будут управлять стеком протокола ведущего устройства EnDat 2.2. Данный проект полностью протестирован на соответствие требованиям по электромагнитной невосприимчивости к электростатическому разряду, быстротекущим переходным процессам и всплескам напряжения согласно IEC61800-3.

Данный базовый проект имеет характер аппаратного решения.

• Проект соответствует требованиям по электромагнитной невосприимчивости к электростатическому разряду, быстротекущим переходным процессам и всплескам напряжения согласно IEC61800-3
• Высокоскоростные надёжные приёмопередатчики RS-485 с невосприимчивостью к электростатическому разряду с амплитудой до 15 кВ
• DC/DC-источник питания с широким диапазоном постоянного входного напряжения (15 В – 30 В), высоким КПД (свыше 85%), возможностью настройки выходного напряжения в диапазоне от 3,6 В до 14 В (по умолчанию – 8 В), выходным током 200 мА и низким уровнем шума на выходе (менее 20 мВ между пиками)
• Защищённый источник питания с инновационной технологией eFuse для защиты от повышенного тока, повышенной мощности, а также повышенного и пониженного напряжения и отключения в случае ошибки
• Возможность отключения источника питания датчика положения в случае ошибки или для экономии энергии в случае отсутствия подключённых датчиков положения
• Схема сдвига уровня для поддержки I/O-интерфейса с напряжениями 3,3 В, 2,5 В или 1,8 В для процессоров наподобие AM4x семейства Sitara в качестве ведущего устройства EnDat 2.2

TIDA-00173 - референс дизайн для построения изолированного источника питания с выходными параметрами +24 В (45 Вт), ±16 В (4,5 Вт) и +6 В (0,5 Вт) для питания приводов с регулируемой скоростью. Источник питания может питаться как от 3-фазной сети переменного напряжения 380 В…690 В, так и от сети с постоянным напряжением 400 В…1200 В. В этом дизайне используется квазирезонансная обратноходовая топология. Расчетная общая выходная мощность 50 Вт. Регулирование выходных параметров при изменении нагрузки и входного напряжения обеспечивается первичной стороной регулирования и составляет 5%, что устраняет необходимость использования дорогостоящих компонентов обратной связи. Источник питания соответствует требованиям IEC61800-5.

• Универсальный вход: 400В…1200 В DCи 380…690 В AC;
• Регулирование выходных параметров при изменении нагрузки и входного напряжения <5%;
• Защита против входного перенапряжения, недостаточного напряжения на входе, перегрузки на выходе, короткого замыкания и потеря обратной связи;
• Недорогое решение, благодаря использованию регулирования на первичной стороне и использованию 1000 В MOSFET;
• Квазирезонансный контроллер, улучшающий EMI производительность;
• Совместимость с IEC61800-5.

Референс дизайн TIDA-00174 представляет собой четырехвыходной изолированный Fly-Buck источник питания для драйвера затвора IGBT. Он генерирует два выходных напряжения (+ 16 В, -9 В)  с выходным током 100 мА. Положительные и отрицательные напряжения смещения используются для питания драйвера затвора IGBT.

Дизайн включает Constant On-Time (COT) синхронный понижающий преобразователь LM5017 с широким входным диапазоном входных напряжений 7,5-100 В, 600 мА и представляет собой простое и недорогое решение изолированного источника питания. Fly-Buck, имеющий регулирование первичной стороны, может достичь лучшего регулирования и отклика line/load по незамкнутому контуру или дополнительной обмотки обратной связи. Он может работать от свободно регулируемого 24 В входа (+/- 20%). Плата поставляется со штыревым разъемом и совместима с комплектом C2000 HV inverter kit.

• Fly-Buck источник питания для драйвера затвора IGBT, регулирование первичной стороны без опто- или вспомогательной обмотки обратной связи;
• 2 пары изолированных положительного/ отрицательного напряжения подходят для смещения двух IGBT;
• Выход 2x (+16 В, -9 В), 100 мА каждый, 2,5 Вт на драйвер IGBT;
• Работает от нерегулируемого 24 В +/-20% входа;
• Максимальная эффективность 87%,
• Выходные пульсации < 55 мВ;
• Такая конструкция совместима и протестирована с отладочным набором C2000 HV inverter kit. 

В проекте TI реализуется аппаратное решение интерфейса, базирующееся на стандарте BiSS для датчиков положения или углового положения. Он поддерживает как конфигурацию «точка-точка», так и шину BiSS. Одними из строительных блоков данного проекта являются источник питания для датчика положения на 5 В с BiSS с инновационной технологией умного электронного предохранителя, а также надёжные полнодуплексные приёмопередатчики RS485 с функциями терминирования линии и защиты от ЭМП. Для сопряжения с МК и МП, который управляет стеком протокола BiSS (или SSI). Данный проект полностью протестирован на соответствие требованиям по электростатическому разряду, быстрым переходным процессам и всплескам напряжения согласно IEC61800-3.

• Полнодуплексные приёмопередатчики RS485 на 3,3 В, удовлетворяющие требованиям IEC по электростатическому разряду и BiSS по тактовой частоте (10 МГц)
• Соответствует требованиям по электростатическому разряду, быстрым переходным процессам и всплескам напряжения согласно IEC61800-3
• Источник питания DC-DC с широким диапазоном входного напряжения (15-30 В постоянного тока) и высоким КПД (свыше 85 %) для датчиков положения с BiSS (или SSI) на 5 В и выходом с малой пульсацией (менее 20 мВ между пиками) на 350 мА
• Защищённый источник питания с инновационной технологией электронного предохранителя с ограничением пускового тока, защитой от перегрузки, повышенного и пониженного напряжения и отключением из-за короткого замыкания на землю
• Функция отключения источника питания датчика положения в случае короткого замыкания на землю или с целью экономия энергии в случае отсутствия подключённого датчика
• Интерфейс на 3,3 В со смещением уровня для поддержки интерфейса входа-выхода на 2,5 В и 1,8 В для процессоров, управляющих BiSS (или SSI)

Базовый проект TIDA-00176 представляет собой промышленный интерфейс для гармонических датчиков углового положения, соответствующий нормам ЭМС. Одним из целевых применений данного проекта являются промышленные приводы, в которых требуется точное управление скоростью и позиционированием.

В проекте используется 16-битный сдвоенный АЦП, имеющий доступные 14-битную и 12-битную версии с возможностью замены без изменения схемотехники, что позволяет оптимизировать соотношение качества и стоимости системы. В TIDA-00176 также организуется прямое подключение к внешним процессорам посредством интерфейсов SPI и QEP, а также разрешено использование опциональных интегрированных АЦП. Для быстрой отладки приводится пример программного обеспечения для LaunchPad МК F28069M семейства Piccolo, в котором посредством USB-виртуального COM-порта МК выводится значение измеренного угла с гармонического датчика углового положения с разрешением до 28 бит.

Данный базовый проект имеет характер аппаратно-программного решения.

• Соответствующий нормам ЭМС проект промышленного интерфейса для гармонических датчиков углового положения с дифференциальным выходом 1 В между пиками при смещении 2,5 В и входных частотах до 500 кГц
• Интерполированное с высоким разрешением (до 28 бит) значение углового положения при длине кабеля до 70 м (по результатам тестирования)
• Двухканальная цепь аналогового сигнала для одновременного использования 16-битного двухканального SAR-АЦП и встроенных в МК АЦП позволяет производить отладку обоих каналов и / или оптимизацию одного канала с точки зрения повышения невосприимчивости к шумам при уменьшенной полосе пропускания
• Простое подключение к МК посредством интерфейсов SPI и QEP и возможность оптимизации стоимости с выполнением требований к разрешению благодаря 14- и 12-битным версиям АЦП, не требующих изменения схемотехники
• Пример программного обеспечения для МК C2000, в котором с высоким разрешением вычисляется угол на частоте 16 кГц и информация об угле передаётся через USB-виртуальный COM-порт для простой отладки
• Прошёл тесты на соответствие требованиям IEC61000-4-2,4-4 и 4-5 (по электростатическому разряду, электрическим быстротекущим переходным процессам и всплескам напряжения)

Базовый проект TIDA-00177 представляет собой соответствующий требованиям ЭМС промышленный интерфейс для двухпроводного энкодера HIPERFACE DSL. Возможные применения данного проекта включают промышленные сервоприводы.

В проект входит приёмопередатчик RS-485 с напряжением питания 3,3 В, а также имеется терминатор линии передачи и передача питания энкодера по RS-485 согласно спецификации HIPERFACE DSL. Проект тестировался с помощью интегрированного кабеля длиной до 100 метров таким образом, чтобы двухпроводная витая пара энкодера была интегрирована в кабель двигателя. Выходной разъём энкодера защищён от повышенного напряжения и короткого замыкания с целью избежать повреждений энкодера и в случае короткого замыкания кабеля. Вход проекта соответствует промышленному стандарту 24 В с широким диапазоном 18 В – 36 В. Также доступен разъём I/Oлогических сигналов с напряжением 3,3 В для создания простого интерфейса для связи с головным процессором с головным IP-ядром HIPERFACE DSL.

Данный базовый проект имеет характер аппаратно-программного решения.

• Двухпроводной интерфейс для энкодера HIPERFACE DSL. Поддерживает скорость передачи HIPERFACE DSL 9,375 Мбод с питанием по RS-485, длина кабеля до 100 метров
• Полудуплексный приёмопередатчик RS-485 с напряжением питания 3,3 В и защитой от электростатического разряда амплитудой 12 кВ, а также быстротекущих электрических переходных процессов амплитудой 4 кВ
• Неизолированный источник питания с широким диапазоном входного напряжения (18 В – 36 В), настраиваемым выходным напряжением в диапазоне 7 В – 12 В (по умолчанию – 10,5 В) и выходным током 250 мА (максимум – 3,5 А), удовлетворяющий требованиям спецификации HIPERFACE DSL
• Защита от повышенного и пониженного напряжения, прецизионное ограничение тока, а также защита от короткого замыкания с использованием технологии eFuse от TIс указателем повреждённого участка
• Логический интерфейс (3,3 В I/O) для связи с головным процессором (например, Sitara) для головного устройства HIPERFACE DSL
• Разработан в соответствии с требованиями к защите от электростатического разряда, быстротекущих переходных процессов и всплесков напряжения с уровнями согласно IEC61800-3

Базовый проект TIDA-00178 представляет собой интерфейс для синусно-косинусных датчиков углового положения, соответствующий нормам ЭМС. Одним из целевых применений проекта являются промышленные приводы, в которых требуется точное управление скоростью и позиционированием.

В проекте используется 16-битный сдвоенный АЦП, имеющий доступные 12-битную и 14-битную версии с возможностью замены без изменения схемотехники, что позволяет оптимизировать соотношение качества и стоимости системы. В TIDA-00178 организуется прямое подключение к процессору Sitara AM437x посредством SPI и QEP. В проект входит 60-выводной разъём для быстрой отладки, который позволяет напрямую подключиться к промышленному набору для разработки (IDK) AM437x. Приводится пример программного обеспечения для IDK Sitara AM437x, в котором посредством USB-виртуального COM-порта Sitara выводится значение измеренного угла с гармонического датчика углового положения с разрешением до 28 бит.

• Соответствующий нормам ЭМС проект промышленного интерфейса для синусно-косинусных датчиков углового положения с дифференциальным выходом 1 В между пиками, смещением 2,5 В и входными частотами до 500 кГц
• Интерполированное с высоким разрешением (до 28 бит) значение углового положения при длине кабеля до 70 м (по результатам испытаний)
• Цепь с полностью дифференциальным аналоговым сигналом для хорошего подавления синфазных шумов с 16-битным АЦП, имеющий доступные 12-битную и 14-битную версии с возможностью замены без изменения схемотехники для достижения желаемого разрешения
• Простое подключение к Sitara AM437x посредством интерфейсов SPI и QEP, прямое подключение к 60-выводному разъёму IDK AM437x
• Пример программного обеспечения для Sitara AM437x, в котором с высоким разрешением вычисляется угол на 32 кГц и информация об угле передаётся через USB-виртуальный COM-порт для простой отладки
• Соответствует требованиям IEC61000-4-2,4-4 и 4-5 (по электростатическому разряду, быстрым переходным процессам и всплескам напряжения)

Базовый проект TIDA-00179 представляет собой соответствующий требованиям ЭМС универсальный цифровой интерфейс для подключения к энкодерам абсолютного положения, таким как EnDat 2.2, BiSS^®, SSI или HIPERFACE DSL^®. Проект поддерживает широкий диапазон входного напряжения 15 В – 60 В (номинальное значение – 24 В). Разъём I/O логических сигналов с напряжением 3,3 В служит для организации прямой связи с головным процессором (например, Sitara AM437x или Delfino F28379) с последующим запуском соответствующего ведущего протокола.

Реализация ведущего устройства возможна на Sitara AM437x (EnDat2.2, BiSS и HIPERFACE DSL) или на Delfino Design DRIVE (EnDat 2.2 и BiSS). Данный проект TI позволяет головному процессору выбирать между четырёхпроводным интерфейсом энкодера, как EnDat 2.2 и BiSS, и двухпроводным интерфейсом с питанием по RS-485, как HIPERFACE DSL. Для соответствия выбранному диапазону напряжения питания энкодера в данном проекте возможен выбор программируемого выходного напряжения – 5,25 В или 11 В. Источник питания данного проекта имеет защиту от повышенного напряжения и короткого замыкания в соответствии с выбранным диапазоном напряжения энкодера с целью избежать повреждений в случае короткого замыкания кабеля. TIDA-00179 был протестирован с помощью кабеля длиной до 100 метров и энкодерами EnDat 2.2 и двухпроводным HIPERFACE DSL.

Данный базовый проект имеет характер аппаратно-программного решения.

• Универсальное аппаратное обеспечение для организации связи с энкодерами EnDat 2.2, BiSS, SSI и четырёхпроводными или двухпроводными HIPERFACE DSL. Поддерживает все соответствующие стандартные скорости передачи данных с длиной кабеля до 100 метров
• Полудуплексный приёмопередатчик RS-485 SN65HVD78 с напряжением питания 3,3 В и защитой от электростатического разряда амплитудой 12 кВ, а также быстротекущих электрических переходных процессов амплитудой 4 кВ позволяет избавиться от расходов на внешние компоненты с защитой от электростатического разряда
• Источник питания энкодера с широким диапазоном входного напряжения (15 В – 60 В) имеет возможность программирования выходного напряжения – 5,25 В или 11 В, что соответствует требованиям энкодеров EnDat 2.2, BiSS и HIPERFACE DSL
• Защита от повышенного и пониженного напряжения, прецизионное ограничение тока, а также защита от короткого замыкания с использованием технологии eFuse от TI с мониторингом тока и указателем повреждённого участка
• Логический интерфейс (3,3 В I/O) для связи с головным процессором (например, Sitara AM437x или Delfino F28379) с последующим запуском ведущего протокола EnDat2.2, BiSS, SSI или HIPERFACE DSL. Реализация ведущего устройства возможна на Sitara AM437x (EnDat 2.2, BiSS и HIPERFACE DSL) или на DelfinoDesignDRIVE(EnDat2.2и BiSS)
• Проект удовлетворяет требованиям к защите от электростатического разряда, быстротекущих переходных процессов, всплесков напряжения и наведённых радиочастотных помех с уровнями согласно IEC61800-3

• Данный источник питания поддерживает генерирование напряжений питания различных уровней для удовлетворения требованиям широкого ряда датчиков положения с цифровым или аналоговым интерфейсом
• Широкий диапазон входного напряжения: 18 В – 36 В (номинальное значение входного напряжения – 24 В); высокий КПД: свыше 80%
• Программируемое в диапазоне от 5 В до 15 В значение выходного напряжения при уровне пульсаций менее 15 мВ и токе нагрузки 300 мА
• Функции защиты на выходе благодаря применению инновационной технологии eFuse: ограничение пускового тока, защита от повышенного тока, а также повышенного и пониженного напряжения. Пороговые значения остаются постоянными в промышленном температурном диапазоне
• Предотвращение неисправностей: отключение в случае возникновения неисправности, вывод сигнала разрешения для перезапуска источника питания, наличие индикаторных флагов "Неисправность" ("Fault") и "Питание в норме" ("Power Good") для диагностических целей
• Соответствует ЭМС-требованиям стандарта IEC61800-3 по электростатическому разряду, быстротекущим переходным процессам и всплескам напряжения

Это решение обеспечивает изолированные шины положительного и отрицательного напряжения, необходимые для драйвера затвора биполярного транзистора с изолированным затвором (IGBT) с питанием от одного 24 В источника питания постоянного напряжения. IGBTиспользуются в трехфазных инверторах частотно регулируемых приводов для контроля скорости вращения двигателей.

Конструкция использует двухтактную изолированную топологию управления и обеспечивает изоляцию, совместимую с IEC61800-5, и предназначена для работы с предварительно отрегулированным 24 В входом. Источник входного сигнала с регулировкой (в пределах 5%), простым разомкнутым контуром автогенератора может быть реализован с двухтактным ШИМ-контроллером. Эта топология является прямоходовым преобразователем с двумя первичными обмотками, используемыми для создания двойной намотки. Это позволяет в полной мере использовать токи, намагничивающие сердечник трансформатора, чем при использовании обратноходовой или прямоходовой топологии.

Преимущество перед обратноходовой и прямоходовой конфигурациями заключается в том, что на выходе источник питания может быть масштабирован для более высокой мощности. Эта конструкция, благодаря топологии pushpull, имеет еще одно преимущество – от одного контроллера можно управлять несколькими трансформаторами параллельно, для создания изолированных шин, необходимых для трехфазных инверторов на IGBT.

В заключение, крупные IGBT для мощных приводов иногда требуют более высокий ток затвора, чем предоставляют типичные драйверы затвора IGBT, для которых разработчики часто используют дополнительные транзисторы для усиления тока затвора. Эта конструкция предоставляет +16 В на положительном выходе и -8 В на отрицательном выходе для компенсации падения напряжения на этих транзисторах.

• Поддержка 6 драйверов затвора IGBT для 3 ветвей инвертора (для каждой ветви полумостовой конфигурации);
• Двухтактная топология обеспечивает использование параллельно трансформаторов от одного контроллера для 3-фазного питания;
• Работает с предварительно отрегулированным входом 24 В;
• Два усиленных выхода с низким уровнем пульсации (<200 мВ) для каждого IGBT: +16 В (х2) & -8В (х2);
• Выходная мощность: 2 Вт на IGBT и масштабирование для поддержки более мощных IGBT;
• Функция выключения питания для обеспечения безопасной остановки вращения (STO) двигателя;
• Выходные конденсаторы поддерживают пики тока затвора до 6 А;
• Разработано в соответствии с IEC61800-5.

Это решение реализует усиленные изолированные шины положительного и отрицательного питания для биполярного транзистора с изолированным затвором (IGBT) и питанием затвора от источника постоянного напряжения 24 В. Используя топологию обратноходового преобразователя, устройство обеспечивает изоляцию, соответствующую IEC61800-5, и обеспечивает питанием шины для трех линий 3-хфазного инвертора от одного трансформатора.

Выходная мощность решения установлена как 2 Вт/IGBT, но может быть увеличена для IGBT большей мощности путем изменения конструкции трансформатора.

• Изолированный источник питания поддерживает 6 IGBT драйверов затвора для 3-х линий инвертера (каждая линия в конфигурации полумост);
• Работает с предварительно отрегулированным источником питания 24 В;
• Два усиленных выхода с низким уровнем пульсаций (<200 мВ) для каждого драйвера IGBT: +16 В (x2) и -8 В (x2);
• Выходная мощность: 2 Вт на IGBT и масштабируемая поддержка более мощных IGBT;
• Выходные конденсаторы рассчитаны на поддержку пикового тока затвора до 6 А;
• Опция для облегчения выключения источника питания;
• Функция безопасного отключения вращения двигателя (STO);
• Разработан для совместимости с IEC61800-5.

Базовый проект изолированного устройства для передачи выходного сигнала термопары с питанием по контуру представляет собой системное решение для точных измерений термопарой типа K в изолированных устройствах с токовой петлёй 4-20 мА. Данный проект рассматривается как отладочный модуль для быстрого прототипирования и разработки конечной продукции в сферах управления процессами и автоматизации производства. Потенциальные сложности в применении термопары в качестве датчика температуры заключаются в малых значениях выходных напряжений, низком уровне чувствительности и нелинейности; к тому же по причине того, что в промышленности распространены разности потенциалов более 100 В, термопара и схема преобразования сигналов должны быть гальванически развязаны. В перечень файлов проекта включены замечания по проекту, блок-схемы, схема электрическая принципиальная, перечень элементов, трассировка платы, файлы Altium, Gerber и прошивка MSP430.

Ознакомьтесь с видеообзором TIDA-00349, в котором реализована топология изолированного питания, идентичная той, что использована и в проекте TIDA-00189, здесь.

Базовой проект представляет собой аналоговое аппаратное устройство (AFE) для электронного реле перегрузки, используемого для мониторинга и защиты двигателя от высокого или низкого тока. Он является идеальным инструментом для разработки реле перегрузки для чувствительных двигателей переменного тока для промышленных применений. AFE, базирующийся на усилителе с программируемым коэффициентом усиления (PGA), является платформой для простой отладки в диапазоне тока при полной нагрузке (FLA) 

• 10:1, что является лучшим показателем в отрасли, а также результаты измерений тока не изменяются в температурном диапазоне от -10 до +70°C
• Широкий FLA (10:1), благодаря чему существенно уменьшается необходимое количество используемых реле
• Погрешность измерений тока менее 2 % во всём диапазоне измерений 10:1 от отсутствующей нагрузки до тока неподвижного ротора
• Постоянство результатов измерений в диапазоне температуры окружающей среды от -10 до +70°C
• Надёжный дизайн предотвращает изменение порядка чередования фаз при перегрузках, а также обеспечивает защиту (3 кВ в модели человеческого тела) от электростатического разряда (ESD)

TIDA-00195 - референс-дизайн, состоящий из 22-киловаттного силового каскада, включающего в себя драйвер затвора IGBT транзистора с усиленной изоляцией ISO5852S, предназначенного для управления двигателем в широком спектре решений. Дизайн позволяет оценить производительность ISO5852S в 3-фазном инверторе, включающем 1200 В IGBT модуле с диапазоном токов 50 А-200 А.

Плата позволяет оценить защиту от короткого замыкания, используя функцию DESAT, «мягкое»-выключение, эффективность активной защелки Миллера на dV/dt и ESD/ EFT производительность драйвера затвора на системном уровне, полученной из подстраиваемой скорости управления мощностью (IEC61800-3). Отладочная плата из семейства launchpad LAUNCHXL-F28027 используется для генерации ШИМ сигналов, необходимых для управлением инвертором.

• 3-фазный инвертор с:
  • IGBT модулем 1200 В, ток 50 А-200 А (поддержка многих производителей),
  • 7 драйверов затворов IGBTс усиленной изоляцией ISO5852S, с изоляцией 1,5 kVrms с минимальным CMTI50 кВ/мкс;
• Объединяет защиту от перегрузки по току и ложных включений с помощью:
  • детектора DESAT,
  • «мягкого» выключения,
  • активной защелки Миллера;
• Соответствует требованиям IEC61850:
  • ±8 кВ ESDCD согласно IEC61000-4-2,
  • ±4 кВ EFT согласно IEC61000-4-4;
• Полумостовой изолированный источник питания с напряжениями +16 В/-8 В для работы с драйверами затвора с униполярным или биполярным источником питания с внешними BJT/ MOSFET буферами;
• Вход драйвера может быть настроен на работу для инвертированных и неинвертированных операций;
• Возможность оценить систему с:
  • витой парой между драйвером затвора и IGBT,
  • внешней емкостью между затвором и эмиттером.

Этот двигатель размером 6 см готов к работе: просто подключите питание и смотрите, как он крутится! Простая и надежная конструкция позволяет легко модифицировать скорость вращения для удовлетворения требованиям вашей системы. Положение ротора с магнитами отслеживается датчиками Холла DRV5013, а контроллер DRV8307 решает, когда подать высокий уровень на транзисторы CSD88537ND для подпитки обмоток.

• Вход питания от 8.5 В до 32 В и ток свыше 5.2 А
• Расположение магнитов на роторе позволяет добиться хорошей мощности при размерах 6x6x3 см
• Решение позволяет легко изменить скорость вращения, максимальный ток и максимальный крутящий момент путем замены резисторов
• Крутящий момент 201 мНм (28.5 oz-in) при 1767 оборотах в минуту и 24 В х 2.1 А
• Эффективность до 75%
• Система полностью протестирована

Этот усовершенствованный двигатель осуществляет контроль скорости с обратной связью для поддержания точной частоты вращения через профиль крутящего момента. Положение ротора определяется с помощью датчика на эффекте Холла DRV5013, контроллер DRV8308 определяет время, когда необходимо включить FET транзисторы CSD8853ND, которые питают обмотки двигателя. Для такого решения не требуется никаких микроконтроллеров и прошивок, а интеллектуальный синусоидальный ток драйвера минимизирует акустический шум и пульсации крутящего момента для максимальной производительности двигателя.

• Скорость управляется до 2054 об/мин при любой нагрузке крутящего момента до 118 мНм;
• Входное напряжение 24 В…32 В и ток более чем 5 А;
• Хорошая плотность мощности при размерах 6x6x3 см³;
• Легко изменить скорость вращения и максимальный ток с помощью резистивного делителя;
• Эффективность до 71%;
• Полностью испытанное и проверенное решение.

Это типовое решение реализует изолированные источники положительного и отрицательно напряжения, необходимые для драйверов управления биполярными транзисторами с изолированным затвором (IGBT) от одного источника постоянного тока с напряжением 24 В. В данном решении используется топология Fly-Buck™ и единственный трансформатор, который обеспечивает питанием все три драйвера трехфазного инвертора. Стабилизация происходит на первичной стороне, что позволяет обойтись без обратной связи через оптопару или дополнительную обмотку трансформатора. Изоляция реализуется отдельными обмотками трансформатора. Шины питания IGBT транзисторов верхнего плеча изолированы, нижнего плеча – объединены.

• Изолированный источник питания с входным напряжением 24 В ± 20%, позволяющий подключить 6 драйверов управления IGBT транзисторами для трехфазного инвертора (полумостовая схема на каждую фазу)
• Низкие пульсации (<200 мВ) на шинах питания (+15 В & -8 В) с выходной мощностью 2.3 Вт на каждый IGBT транзистор трехфазного инвертора
• Топология Fly-Buck реализует конструктивно простой изолированный источник питания с несколькими выходами и стабилизацией на первичной стороне
• Эффективность до 82% при сбалансированной полной нагрузке
• Выходные конденсаторы рассчитаны на пиковый ток драйвера затвора 6 А