瑞萨电子—感应式绝对位置传感器解决方案

发布时间：2022-10-14 09:38
作者：Ameya360
来源：网络
阅读量：2827

　　在高度自动化的现代工厂里，随着人们对高精度、高效率和低成本的要求不断增加，电感式位置传感器正取代霍尔效应位置传感器和旧的磁性旋转变压器解决方案，成为电机控制设计的理想选择。并且由于电感产品也更利于集成到简单、紧凑的印刷电路板（PCB）中，因此可进一步满足更轻、更小、更低成本的需求。

　　在本篇文章中，瑞萨电子为您带来了一款感应式绝对位置传感器解决方案，此方案不仅简单而且由于它采用现成的器件构造而成（即：一个标准型PCB板、一个瑞萨位置传感器、一些简单的无源器件和一块作用于感应目标的金属），因此其极具成本效益，且最高能够支持高达250,000RPM的转速。

瑞萨电子—感应式绝对位置传感器解决方案

　　系统框图

　　本方案采用双IPS2200感应式位置传感器（IPS）进行绝对位置检测，优化了线圈尺寸，而且模块的封装与主流市场35mm电机设计趋势保持一致，这增加了方案的普适性。IPS2200感应式位置传感器围绕电机而设计，其将传感器扇区的数量与电机极对数相匹配，从而最大程度提高精度，同时适应离轴（穿轴和侧轴）与轴端布置。与传统旋转变压器相比，无磁铁的IPS2200的厚度可薄至十分之一，重量可轻至百分之一，且电转速高达250krpm。

　　得益于该传感器的轻薄外形和完全杂散磁场免疫使电机集成化更加容易，并为客户提供自主制造旋转变压器替代方案所需的标准材料，进一步降低BOM成本。与旋转变压器或基于磁性的解决方案相比，IPS2200通过四线或六线连接，即可实现最高10倍的速度和极低的延迟。

　　此方案在进行布局设计时，位置传感元件并不在瑞萨电子IC的内部，而是PCB板上的一组线圈。这样布局的好处在于传感器可作为一个系统，根据客户的应用场景进行定制和设计。

　　在MCU的选型上，本方案采用了一款具备片上浮点单元（FPU）的32位MCU——RX24T，其在正常工作状态下，频率可达80MHz。该MCU适用于双逆变器控制，可同时驱动两组电机并能够对复杂的逆变器控制算法进行高效编译。

　　此外，方案中还采用了RAA214250低压差线性稳压器，该器件工作电压范围为2.5V至20V，输出电流最高可达500mA，典型压差为269mV。输出电压可通过外部反馈电阻在1.224V至18V范围内进行调节。

　　借助以上器件的特性

　　本方案具备以下几大系统优势

　　具有成本效益且支持更快的转速（最高达250,000RPM）。

　　此解决方案可根据客户应用场景进行设计，因为它支持三种机械结构类型，而且电机电极对数与传感器扇区数量相匹配。

　　此MCU有三个ADC单元，具有专用通道采样保持功能。AD转换可通过同步触发器启动。

　　高精度，实际分辨率：15位，精度：12位。

　　可应用于

　　BLDC转子位置探测检测；适用于任何电极对数。

　　替代无刷旋转变压器。

　　无磁铁转子速度传感器。

　　电机控制在工业自动化领域扮演着非常重要的角色，对此，瑞萨电子推出了多种成功产品组合方案，致力于帮助客户实现精准、高效、低耗的电机设计。


（备注：文章来源于网络，信息仅供参考，不代表本网站观点，如有侵权请联系删除！）

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技术干货丨使用瑞萨REXFET MOSFET降低RDS（on）

　　用于大电流应用的MOSFET的核心技术挑战在于，在保持优异开关性能的同时，实现低导通电阻。随着现代电源采用基于PWM的系统和更高的开关频率，最大限度地减少导通损耗和开关损耗变得至关重要。　　为应对这一挑战，瑞萨电子的REXFET-1工艺采用分离栅结构，并在此前专注于P柱实现的ANM1/ANM2超结技术基础上进一步提升，以实现：　　• RON指数改善至0.24(与前几代的0.36相比)　　• 超低导通电阻，可降低导通损耗并降低散热　　• 以小型封装实现高功率密度　　• 降低栅极电荷(QG)和栅极电容，优化开关特性　　结合多线键合(multi-wire)和夹片键合(clip bonding)等先进封装技术，REXFET-1器件在实现低导通电阻和高速开关的同时，满足严格的汽车可靠性标准。　　此外，我们采用融合多年经验的坚固设计，确保产品具有高度可靠性和耐用性，使设计人员能够放心使用。我们专门为电池管理系统(BMS)和电机应用设计了80V至150V的REXFET-1系列产品。瑞萨电子MOSFET技术的发展　　REXFET-1平台的开发是瑞萨电子在推进功率MOSFET技术方面悠久历史的一部分。从1979年日立推出首款垂直型MOSFET开始，瑞萨电子始终引领行业创新，包括在2003年推出首款用于英特尔芯片组的DrMOS。在接下来的几十年中，超结技术、用于智能手机的倒装芯片封装以及铜夹结构等创新进一步提升了效率和功率密度。瑞萨电子功率MOSFET的发展历程　　REXFET-1系统级性能　　BLDC电机控制在工业和汽车应用中都非常普遍。为了验证REXFET-1在实际应用中的性能，瑞萨电子在BLDC电机驱动系统中评估了采用TOLL封装的100V和150V产品。我们还将REXFET-1 100V RBA300N10EANS-3UA02(工规版RBE015N10R1SZQ4)和150V RBA190N15YANS-3UA04(工规版RBE039N15R1SZQ4)的性能与市场上的主要器件进行了性能对比。　　REXFET-1与竞品器件在最高60A条件下进行了测试，并比较了平均结温。在10kHz和20kHz开关频率下，结温结果保持与最佳竞品器件相当的水平。　　REXFET-1器件在相同系统条件下表现出较低的电压振荡和尖峰。在电机控制应用中，较高的振荡和电压尖峰可能导致系统可靠性问题，并产生较高的电磁干扰(EMI)。REXFET-1器件始终表现出具有竞争力的效率、热稳定性和抗EMI能力。100V REXFET-1导通波形比较　　我们丰富的REXFET-1产品组合代表了功率MOSFET技术的重大进步。凭借分离栅晶圆工艺和先进的封装技术，REXFET-1器件能够实现：　　•与前几代沟槽工艺相比，RSP降低30%　　•卓越的导通损耗与开关损耗平衡　　•丰富的封装选项(3x3、5x6、TOLL、TOLG、TOLT)，以满足多样化的系统需求。　　这些创新使设计人员能够在电机驱动、BMS以及其他要求苛刻的应用中实现更高的效率、更大的功率密度和更高的系统可靠性。
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