Desde Três

A indústria de veículos elétricos (EV) está em outra grande onda. Esses veículos não são mais percebidos como um modismo do consumidor; os governos agora estão aplicando pressão para a eletrificação generalizada nas estradas. Por exemplo, tanto o Reino Unido quanto a Califórnia estão exigindo veículos de emissão zero até 2035.

Para atender a essas demandas, os EEs estão otimizando os EVs - e especificamente os veículos elétricos híbridos suaves (MHEVs) - para serem menores e mais leves, a fim de torná-los 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 de PCB. Conversamos com Kannan Soundarapandian, gerente da unidade de negócios Motor Drives da TI, para ouvir sobre a nova tecnologia em primeira mão.

Indiscutivelmente, 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 uma da outra, 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 em movimento dentro do rotor, que se atrasa 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 têm 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 de acionamento de motor típico, você tem três fases, então você deve imaginar isso (circuito) sendo repetido três vezes. E são muitos componentes", explica. "Há circuitos de controle, resistores, diodos e também alguns dos recursos de segurança que normalmente são implementados externamente."

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

A solução para este problema, como a Texas Instruments vê, é 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 da indústria a integrar a lógica de curto-circuito ativa de alta e baixa, eliminando efetivamente os transistores externos e a lógica de controle necessária.

Sobre o que torna o dispositivo tão especial, Soundarapandian enfatizou: "É o aspecto de integração em que extraímos um grande número de componentes externos. É a entrega de energia mais pura em um sistema de 48 V".

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

Projetado com um recurso de lógica de curto-circuito ativo, o driver de motor BLDC permite que os projetistas implementem conexões MOSFET com base nos requisitos do sistema. Isso, 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 de falha dinâmica do dispositivo quando confrontado com condições de sobretensão.

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