Desde três

A indústria de veículos elétricos (EV) está pegando outra grande onda. Esses veículos não são mais vistos como uma moda de consumo; os governos estão agora a exercer pressão para uma electrificação generalizada nas estradas. Por exemplo, tanto o Reino Unido como a Califórnia estão a exigir veículos com emissões zero até 2035.

Para satisfazer estas exigências, as EE estão a optimizar os VE – e especificamente os veículos eléctricos híbridos moderados (MHEV) – para serem mais pequenos e mais leves, a fim de os tornar mais acessíveis.

A Texas Instruments abordou esse problema com seu mais novo produto, um driver de motor de 48 V altamente integrado destinado a reduzir significativamente a área da PCB. Conversamos com Kannan Soundarapandian, gerente da unidade de negócios Motor Drives da TI, para ouvir em primeira mão sobre a nova tecnologia.

Provavelmente a forma mais popular de motores EV é o motor de indução trifásico.

Um motor trifásico é um tipo de motor elétrico que consiste em dois componentes principais: um rotor e um estator. O rotor é a parte do motor que realmente gira, enquanto o estator é a parte do motor que gira o rotor. O próprio estator é composto de três pares de bobinas espaçadas uniformemente ao redor do rotor.

O motor é chamado de “trifásico” porque é acionado por três fontes de energia CA que estão intencionalmente fora de fase entre si, cada uma sendo chamada de “fase”. Cada um dos pares de bobinas do estator está ligado a uma fase e, como resultado das diferenças de fase, geram um campo magnético rotativo contínuo que gira em torno do estator.

Este campo magnético variável cria indutivamente uma corrente móvel dentro do rotor, que fica atrasada em relação ao campo do estator. Esse atraso cria uma força de tração no rotor, causando a rotação que move um EV.

Embora os motores trifásicos forneçam alta eficiência e desempenho para EVs, eles apresentam suas desvantagens. Como explicou Soundarapandian, para acionar um motor trifásico, o sistema requer três conjuntos individuais de drivers de motor e circuitos relacionados.

“Em um sistema típico de acionamento de motor, você tem três fases, então você deve imaginar isso (o circuito) sendo repetido três vezes. E há muitos componentes", explica ele. "Existem circuitos de controle, resistores, diodos e também alguns dos recursos de segurança que normalmente são implementados externamente.”

Repetir esse circuito três vezes aumenta rapidamente a lista técnica, o custo e a área. Além disso, tentar manter a integridade do sinal em um ambiente já barulhento torna-se ainda mais difícil à medida que o roteamento se torna mais restrito.

A solução para este problema, na visão da Texas Instruments, é uma maior integração, trazendo todos os componentes externos para o driver IC. É exatamente isso que a empresa pretende fazer com seu mais novo produto, o DRV3255-Q1.

A TI relata que este produto é o primeiro driver de motor BLDC trifásico de 48 V do setor a integrar lógica de curto-circuito ativo no lado alto e no lado baixo, eliminando efetivamente os transistores externos e a lógica de controle necessários.

Sobre o que torna o dispositivo tão especial, Soundarapandian enfatizou: “É aquele aspecto de integração onde extraímos um grande número de componentes externos. É o fornecimento de energia mais preciso em um sistema de 48 V.”

Diz-se que o novo IC diminui a área do PCB em até 30%, ao mesmo tempo que é capaz de fornecer até 30 kW de potência ao motor. O dispositivo também é classificado para 95 V, protegendo o IC de altos picos transitórios no barramento de 48 V.

Projetado com um recurso de lógica de curto-circuito ativo, o driver do motor BLDC permite que os projetistas implementem conexões MOSFET com base nos requisitos do sistema. Isto, por sua vez, pode ajudar a mitigar sobretensões e falhas generalizadas do sistema no motor do veículo e em outros componentes elétricos. O modo de curto-circuito ativo é ativado automaticamente pela resposta dinâmica a falhas do dispositivo quando confrontado com condições de sobretensão.

Um dos objetivos declarados deste lançamento não é apenas a segurança que proporciona aos motoristas em MHEVs, mas também a redução das emissões de CO2 do motor de combustão interna do veículo.