Magnetische Positionssensoren von Infineon verbessern Energieeffizienz und Laufruhe von bürstenlosen Gleichstrommotoren

Neubiberg, 13. November 2012 – Die neuen Hall-Schalter (TLE496x) und Winkelsensoren (TLE5009 und TLE5012B) von Infineon Technologies verbessern Energieeffizienz und Laufruhe von bürstenlosen Gleichstrommotoren (BLDC-Motoren). Es sind präzise und schnelle magnetische Positionssensoren mit hoher Auflösung, die die Rotorposition des Motors direkt und äußerst genau erfassen. Damit eignen sie sich bestens für die Kommutierung von BLDC-Motoren; zum Beispiel in Kupplungsaktuatoren, Fensterhebern, Fahrrädern mit Elektroantrieb (E-Bikes), Waschmaschinen, Industrielüftern, Pumpen und automatischen Positioniersystemen.

BLDC-Motoren haben beträchtliche Vorteile gegenüber konventionellen mit Bürsten: Sie verbrauchen bei gleicher Leistung weniger Energie, sind kompakter, leiser, langlebiger und zuverlässiger. Leistungsfähige Feedback-Sensoren wie die neuen Hall-Schalter und Winkelsensoren von Infineon sorgen durch die exakte Bestimmung der Rotorposition für eine effiziente Ansteuerung der BLDC-Motoren.

Viele BLDC-Antriebe arbeiten mit konventioneller Block-Kommutierung. Sie profitieren von den neuen Hallschaltern TLE496x, mit denen sie sehr energieeffizient und dabei kompakter und hochgenau werden. Mit einer Stromaufnahme von nur 1,6 mA halbieren die TLE496x-Produkte den Strombedarf der Sensoren im Vergleich zu ähnlichen, heute verfügbaren Produkten. In ihrem Platz sparenden SOT (Small Outline Transistor)-23-Gehäuse benötigen sie außerdem um 22 Prozent weniger Leiterplattenfläche als gängige SC (SemiConductor)-59-Ausführungen. Aufgrund ihrer kleinen magnetischen Hysterese bieten die TLE496x-Produkte präzise Schaltpunkte für das jeweilige System. Integrierte Kompensationsschaltungen gleichen die Einflüsse der magnetischen Drift aus und ermöglichen durch ihre Temperaturkompensation ein immer stabiles Temperaturverhalten. Aktive Fehler-Kompensation (Chopping-Technik) beseitigt Offsets im Signalpfad und den Einfluss von mechanischem Stress auf das Hall-Element.

Die direkte Messung des Rotorwinkels bietet eine weitere Effizienzsteigerung und verhindert zudem Vibrationen. Damit erhöht sich die Laufruhe des Motors. Auf Basis der iGMR (integrated Giant Magnetic Resistive)-Technologie von Infineon ermöglichen die neuen Winkelsensoren TLE5009 und TLE5012B komfortable, Energie sparende Motorregelungskonzepte. Die Sensoren zeichnen sich durch sehr schnelle Update-Raten und kurze Signallaufzeiten aus; mit nur 9 µs für den TLE5009 und 42 µs für den TLE5012B. Damit ist der Wirkungsgrad der Motoren sehr hoch, selbst bei schnellen Motordrehzahlen und Lastwechseln. Außerdem verfügt der hoch integrierte TLE5012B über weitreichende integrierte Signalverarbeitung, um den Mikrocontroller bei präzisen Winkelberechnungen und Kalibrierungs-Algorithmen zu entlasten. Der vom TLE5012B gelieferte Winkelwert kann direkt in der Motorregelschleife verwendet werden.

Phasentreue Hall-Schalter TLE4961 und TLE4968: weitere Funktionsmerkmale

Die Hall-Schalter TLE4961 (Latches) und TLE4968 (bipolare Schalter) arbeiten mit einer Versorgungsspannung von 3 V bis 32 V an einer ungeregelten Spannungsversorgung. Ohne zusätzlichen externen Widerstand widerstehen sie Spannungen von bis zu 42 V. Die Sensoren haben eine sehr hohe Empfindlichkeit mit stabilen magnetischen Schaltpunkten (Bop = +/- 1mT und +/- 2mT). Dank der integrierten Fehlerkompensation sind sie außerdem sehr robust gegenüber mechanischem Stress. Die Ausgänge sind gegen Überströme und zu hohe Temperaturen geschützt. Sehr widerstandsfähig sind die Sensoren auch gegenüber elektrostatischen Entladungen (+/- 7kV HBM). Der Jitter beträgt nur 0,35 µs bei typischen Schaltfrequenzen. Neben dem sehr kompakten SOT-23-Gehäuse („leadless“) stehen die Sensoren auch im bedrahteten SSO (Single Small Outline)-3-Gehäuse zur Verfügung.

Äußerst präzise Winkelsensoren TLE5009 und TLE5012B: weitere Funktionsmerkmale

Die Winkelsensoren TLE5009 und TLE5012B messen die Orientierung eines Magnetfelds parallel zu ihrer Gehäuseoberfläche im Bereich von 0° bis 360°. Der TLE5009 ist eine kosteneffektive Lösung mit analogem Interface und einfacher Implementierung. Der hoch intergrierte TLE5012B verfügt über erweiterte Datenverarbeitungsfunktionen und unterstützt verschiedene, frei wählbare Schnittstellen. Mit einer Update-Rate von nur 42 μs setzt der TLE5012B neue Maßstäbe bezüglich der Kombination aus kurzer Verzögerungszeit und hoher Signal-Auflösung. Er bietet eine Winkel-Genauigkeit von 1° bei 15-Bit-Auflösung über den gesamten Funktionsbereich und seine Stärke ist damit die extrem genaue Erfassung von Rotorpositionen in hoch dynamischen Anwendungen wie der elektrischen Servolenkung oder Robotikanwendungen. Für ein Höchstmaß an funktionaler Sicherheit bietet der TLE5012B umfassende Selbsttest-Funktionen und Status-Monitoring sowie spezielle Architektur-Merkmale, wie separate Datenpfade für jede der beiden integierten Wheatstone-Sensor-Brücken. Sowohl der TLE5009 als auch der TLE5012B arbeiten mit einer Versorgungsspannung von 3,3 V oder 5 V und sind im DSO (Dual Small Outline)-8-Gehäuse verfügbar.

Weitere Informationen

Weiter Informationen zu den Sensor-Produkten von Infineon erhält man unter www.infineon.com/sensors

Die Infineon Technologies AG bietet Halbleiter- und Systemlösungen an, die drei zentrale Herausforderungen der modernen Gesellschaft adressieren: Energieeffizienz, Mobilität sowie Sicherheit. Mit weltweit rund 26.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern erzielte Infineon im Geschäftsjahr 2011 (Ende September) einen Umsatz von 4 Milliarden Euro. Das Unternehmen ist in Frankfurt unter dem Symbol „IFX“ und in den USA im Freiverkehrsmarkt OTCQX International Premier unter dem Symbol „IFNNY“ notiert. Weitere Informationen unter www.infineon.com