Integrierter Motor-Controller mit Vektorregelung für Automobil-Aktuatoren

Die Zusammenarbeit zwischen den Entwicklungs- und Fertigungsbereichen hat den Micronas HVC 5422C hervorgebracht, einen Embedded-Motor-Controller für Thermomanagementsysteme, aktive Kühlergrillklappen, Ventile und Luftstromregelungen in Verbrennungs-, Hybrid- und Elektrofahrzeugen. Dieses System-on-Chip integriert Motorsteuerung, Kommunikationsschnittstellen und Diagnosefunktionen auf einem einzigen Silizium-Die, um die Stücklistekosten und den Platzbedarf in engen Bauräumen im Automobilbereich zu reduzieren.

Architektur und Speichererweiterungen für intelligente Aktuatoren
Das Bauteil integriert einen Arm-Cortex-M3-Prozessorkern sowie drei integrierte Halbbrücken, die einen Spitzenstrom von bis zu 1 A liefern können. Im Vergleich zu früheren Modellen der HVC-5x-Serie wurde die Flash-Speicherkapazität auf 64 KB erhöht, ergänzt durch 4 KB EEPROM und 1 KB nichtflüchtigen Registerspeicher.

Dieser erweiterte Speicherbereich ermöglicht Entwicklern den Einsatz fortschrittlicher Algorithmen für die feldorientierte Regelung. Die feldorientierte Regelung reduziert Drehmomentschwankungen sowie elektromagnetische Störungen, was die Geräuschentwicklung bei Anwendungen im Fahrzeuginnenraum wie HLK-Klappenantrieben und Sitzkomfortsystemen direkt minimiert. Darüber hinaus bietet die Flash-Kapazität von 64 KB den notwendigen physischen Speicherüberhang für Software-Updates über die Luft, sodass Hersteller Motorsteuerungsparameter und Diagnoseroutinen nach der Produktion aktualisieren können.

Peripherieintegration und Sicherheitsprotokolle
Als Ein-Chip-Aktuatortreiber unterstützt das Bauteil sowohl sensorbasierte als auch sensorlose Motorsteuerungskonzepte, einschließlich der Erfassung der elektromotorischen Gegenkraft. Die Konnektivität wird über einen integrierten LIN-Transceiver abgewickelt, der Auto-Adressierungsprotokolle für buskonfigurierte Aktuatornetzwerke unterstützt.

Für den Anschluss von Peripheriegeräten bietet der Controller sieben universelle Ein-/Ausgangspins sowie einen integrierten 3,3-V-Spannungsregler zur Versorgung externer Positions- oder Hallsensoren. Der Schutz des geistigen Eigentums und die Softwareintegrität werden durch ein hardwarebasiertes kryptografisches 256-Bit-Verschlüsselungsmodul gewährleistet, das ein unbefugtes Auslesen oder Verändern des kompilierten Anwendungscodes nach der Programmierung verhindert. Das gesamte System ist in einem thermisch effizienten, 5 x 5 mm² großen PQFN24-Gehäuse untergebracht.

Zusätzlicher Kontext
Dieser Abschnitt beschreibt technische Spezifikationen und Wettbewerbsbenchmarks, die nicht in der ursprünglichen Produktankündigung enthalten waren.

Im Markt für intelligente Automobil-Aktuatoren müssen integrierte Motor-Controller ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Rechenleistung, Wärmeabfuhr und Silizium-Footprint bieten. Für einen Benchmark-Vergleich steht der Micronas HVC 5422C im Wettbewerb mit alternativen, für den Automobilbereich qualifizierten Lösungen wie dem Infineon TLE9877QXW40 und dem STMicroelectronics L99PM62GXP.

Obwohl sowohl der Micronas HVC 5422C als auch der Infineon TLE9877QXW40 einen Arm-Cortex-M3-Prozessorkern sowie 64 KB Flash-Speicher nutzen, unterscheidet sich ihre physische Implementierung erheblich. Die Lösung von Infineon basiert auf einer Gate-Treiber-Architektur, die externe Leistungsstufenbrücken erfordert, während der HVC 5422C drei Halbbrücken direkt auf dem Silizium integriert, um einen Spitzenstrom von bis zu 1 A zu treiben. Diese On-Chip-Integration ermöglicht dem HVC 5422C einen äußerst kompakten Platzbedarf von 5 x 5 mm² in einem PQFN24-Gehäuse.

Im Gegensatz dazu verfügt der L99PM62GXP von STMicroelectronics über integrierte Leistungsstufen für bis zu 1,5 A Spitzenstrom und unterstützt sowohl LIN- als auch CAN-Kommunikationsschnittstellen, setzt jedoch auf einen proprietären 32-Bit-Kern und benötigt ein größeres, 10 x 10 mm² messendes PowerSSO-36-Gehäuse. Im Vergleich dazu bietet der HVC 5422C eine erhebliche Reduzierung des Platzbedarfs auf der Leiterplatte gegenüber dem Bauteil von STMicroelectronics und der 7 x 7 mm² großen Gehäuselösung von Infineon, wenngleich Anwendungen mit einem Bedarf von mehr als 1 A Spitzenstrom weiterhin externe Brücken oder größere alternative Controller erfordern.

Bearbeitet von Evgeny Churilov, Induportals Media - Durch KI angepasst.

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