Circuitos integrados de control de motores para actuadores automotrices

A medida que la electrificación de los vehículos se expande más allá de la propulsión hacia sistemas de actuación distribuida, los diseñadores automotrices están sustituyendo cada vez más los subsistemas mecánicos y los motores con escobillas por arquitecturas compactas de motores de corriente continua sin escobillas. El más reciente circuito integrado de control de motores de Toshiba responde a este cambio al combinar procesamiento de microcontrolador, electrónica de accionamiento del motor, comunicaciones y funciones de protección en un único encapsulado calificado para automoción, destinado a aplicaciones inferiores a 40 W.

Arquitectura integrada de control de motores para automoción
El dispositivo está diseñado para motores BLDC trifásicos compactos utilizados en subsistemas automotrices como electroválvulas, registros de flujo de aire HVAC, pequeñas bombas, ventiladores de refrigeración y persianas activas de parrilla. Estas aplicaciones suelen requerir unidades de control electrónico con limitaciones de espacio, donde reducir el número de componentes mejora la flexibilidad de integración, el diseño térmico y la eficiencia de ensamblaje.

El circuito integrado incorpora un procesador Arm Cortex-M23 de 32 bits, memoria flash integrada, un controlador BLDC trifásico con MOSFET integrados, una fuente de alimentación auxiliar de 5 V para sensores o componentes externos y un transceptor LIN dentro de un encapsulado VQFN36 de 6 mm × 6 mm.

Este nivel de integración reduce la necesidad de microcontroladores independientes, controladores de compuerta externos, circuitos integrados de comunicación y circuitería de protección discreta, lo que puede simplificar la arquitectura de las ECU en la electrónica automotriz distribuida.

Procesamiento del control del motor y funcionamiento sin sensores
Una característica técnica destacada es el coprocesador Vector Engine integrado de Toshiba, que acelera el procesamiento del control orientado al campo (FOC). El control orientado al campo mejora la suavidad del par, la eficiencia y la respuesta dinámica del motor en comparación con métodos de conmutación más simples, aunque a menudo incrementa la carga computacional en los diseños embebidos de control de motores.

Delegar estos cálculos en hardware dedicado reduce la carga del procesador y permite una implementación más compacta del software de control.

El dispositivo también admite control de onda cuadrada sin sensores mediante detección de fuerza contraelectromotriz (BEMF). En actuadores automotrices de bajo coste, eliminar sensores Hall o codificadores de posición reduce la complejidad del cableado, las restricciones de integración mecánica y el coste de la lista de materiales.

Seguridad automotriz e integración de red
El circuito integrado está calificado según AEC-Q100 Grade 0, lo que indica idoneidad para entornos de semiconductores automotrices con altas temperaturas de unión, y cumple con ASIL-B para aplicaciones que requieren un nivel medio de seguridad funcional bajo los marcos de ISO 26262.

Los mecanismos de protección integrados incluyen detección de subtensión, sobretensión y sobrecorriente, apagado térmico, monitorización del voltaje de la bomba de carga y supervisión del voltaje drenador-fuente en los MOSFET de lado alto y lado bajo. Estas protecciones son relevantes en sistemas eléctricos automotrices de 12 V, donde son habituales las condiciones de carga transitoria y el estrés térmico.

El transceptor LIN integrado alinea el dispositivo con las arquitecturas electrónicas de carrocería automotriz, donde LIN sigue utilizándose ampliamente para comunicaciones de bajo coste con actuadores distribuidos.

Contexto adicional
Esta sección detalla especificaciones técnicas y comparativas competitivas no incluidas en el comunicado de prensa original.

Entre los circuitos integrados comparables para sistemas de motor automotriz se encuentra el MOTIX TLE9564QX de Infineon, que también integra control de motor BLDC trifásico, comunicaciones LIN, un regulador de 5 V y calificación automotriz para aplicaciones de actuadores distribuidos. La diferenciación de Toshiba radica en una integración más estrecha mediante la inclusión de un microcontrolador Arm Cortex-M23 integrado y MOSFET incorporados dentro de un encapsulado más pequeño de 6 mm × 6 mm, orientado al control directo de motores de baja potencia en lugar de arquitecturas de controladores de motor más amplias a nivel de sistema.

Editado por Aishwarya Mambet, editora de Induportals, con asistencia de IA.

www.toshiba.com