마켓 드라이버 및 솔루션
가전 제품, 산업 및 자동차 시장의 전자 모터 제어 요구 사항으로 인해 첨단 모터 제어 주변 장치를 갖춘 MCU의 필요성이 대두되었습니다.
가정용 기기 시장에서 고성능 기기의 도입을 촉진하는 미국 환경 보호국 (US Environmental Protection Agency)의 에너지 스타 프로그램 (Energy Star Program)과 같은 정부 계획 표준을 충족시키기 위해서는 향상된 성능을 갖춘 모터 제어가 필요합니다. 세탁기는 고성능 모터 제어의 중요한 영역입니다. 다이렉트 드라이브 세탁기는 모터 축과 와셔 교반기 사이의 구동 벨트를 제거하여 속도와 교반기의 속도를 달리 할 수 있습니다.
제조업체의 완전히 새롭게 설계된 세탁기는 기존 세탁기보다 전기 소비량이 38 % 적고 물 소비량이 17 % 더 많습니다. 모터 제어 MCU는 세탁물의 양과 종류에 따라 모터의 출력을 조정합니다. 그러나 가전 제품 사용자는 초기 구매 가격에 여전히 민감하므로 제조업체는 개발 및 생산 비용을 지속적으로 줄여야 더 많은 고급 기기를 더 많은 소비자가 수용 할 수 있어야합니다.
가전 제품에서는 저비용 모터 제어 애플리케이션을 위해 특별히 설계된 8 비트 MCU가 추가 부품을 최소화하는 기능을 통합하고있다. 보드상의 모터 PWM, 페일 세이프 클록 모니터 및 고 신뢰성 플래시 메모리를 갖춘 최신 MCU는 가전 제품 모터 제어 설계를 간소화하고 저비용의 목표를 달성합니다.
산업 어플리케이션에서 전력 비용과 조립 작업의 중단 시간은 제조업체의 이익을 감소시킬 수 있습니다. 모터 성능 향상 제어가 효율성과 수익성에 직접적인 영향을주는 산업적인 예는 산업용 펌프의 밸브를 MCU가있는 가변 속도 (VSD) 시스템으로 교체하는 것입니다.
펌프 또는 팬의 경우 소비 전력은 샤프트의 큐브 속도에 비례합니다. 샤프트 속도가 10 % 감소하면 유량은 10 % 감소하고 소비 전력은 27 % 감소합니다. 속도가 20 % 감소하면 소비 전력이 49 % 감소합니다. 유량을 줄이기 위해 정속 모터 밸브 대신 MCU 가변 속도 모터 제어를 사용함으로써 산업용 어플리케이션에서 원심 펌프, 팬 및 송풍기에 대해 25-40 %의 에너지 절감 효과를 얻을 수 있음이 입증되었습니다.
산업용 애플리케이션의 이점은 분명하며 MCU 구동 가변 속도 모터 제어는 유연성 및 신뢰성과 같은 다른 요소에 의존합니다. 이러한 요소는 오류 또는 정밀 검사로 인한 정지 시간을 피할 수 있습니다. 플래시 및 EEPROM이 장착 된 MCU는 업그레이드 또는 제어 프로그램 요구 사항이 필요할 때 재 프로그래밍 가능한 기능으로 산업 사용자 요구 사항을 해결할 수있는 유연성을 제공합니다. 16KB의 플래시 메모리와 256BEEPROM을 갖춘 MCU는 산업 환경에서 필요할 수있는 많은 변경 사항을 처리 할 수있는 충분한 메모리를 8 비트 MCU에 제공합니다. 마찬가지로 중요한 마이크로 칩의 플래시 메모리는 일반적으로 1 백만 번의 소거 / 쓰기 사이클과 40 년 이상 지속될 수있는 데이터를 견딜 수있는 데이터 저장 장치를 갖춘 PMOS 전자식 소거 가능 장치 처리 기술을 사용합니다.
기존의 자동차 모터 응용 프로그램에는 창문과 문을 열고 닫고 좌석을 배치하는 모터 사용이 포함됩니다. 이러한 애플리케이션은 낮은 빈도로 사용되기 때문에 비효율적이지 못하지만 승객 온도 환경 제어 및 엔진 상자 팬과 같은 고효율 애플리케이션은 자동차에서 제한된 전력을 계속 소비합니다. 모터 제어 MCU는 환경 제어 팬을 쾌적한 온도를 유지하는 속도로 작동시켜 잡음을 최소화하고 전력 소비를 줄입니다.
대부분의 경우 모터 제어 MCU는 CAN (Control Area Network) 또는 LAN (Local Interconnect Network)을 사용하여 자동차 네트워크에 연결되어야합니다. 보디 전자 제품의 경우, 현재 저가형 LIN 프로토콜이 전체 시스템 비용을 줄이기 위해 사용됩니다. 일부 MCU 제품군에서는 LIN 1.2를 지원하는 USART 모듈이 시작 비트에서 자동 웨이크 업 및 보드 감지와 함께 발견 될 수 있습니다.
제어 알고리즘이 모든 시장 부문에서 더욱 복잡해지면서 디지털 모터 컨트롤러의 성능은 MCU에서 DSP 수준으로 상승합니다. 디지털 신호 컨트롤러 (DSC)는 벡터 제어 기능이있는 모터 제어 설계를 비롯하여보다 정교한 모터 제어 설계를 위해 더 높은 성능과 경제적 인 설계 엔지니어 친화적 인 MCU 기술을 제공합니다. DSC는 최대 30MIPS의 속도로 작동하며 플래시 메모리 전용의 주변 장치 및 최신 고급 모터 제어 애플리케이션을위한 최대 144KB의 모터 제어 기능을 제공합니다. DSP 및 DSC를 기반으로 한 전자 모터 제어를 통해 가전 산업 제어 및 자동차는 더욱 효율적으로 작동하고 더 많은 기능을 제공하며 더 저렴 해집니다.
