IMC300 d'Infineon : SoC intégrant MCU ARM Cortex-M0 pour contrôle moteur flexible

L'efficacité de conversion d'énergie reste une pierre angulaire du design électronique moderne. Dans les systèmes moteurs électriques, cette efficacité est défiée deux fois : d'abord, l'énergie électrique doit être générée pour alimenter le contrôleur ; ensuite, elle doit être transformée en couple mécanique. Éliminer le bruit lié au moteur est l'un des obstacles les plus fréquents que les ingénieurs affrontent.

Aujourd'hui, les fabricants traitent l'unité de contrôle moteur comme un bloc fonctionnel central plutôt qu'un add-on optionnel. Cette tendance est évidente dans les systèmes auxiliaires tels que pompes de drainage ou ventilateurs dans les appareils ménagers. Infineon Technologies fournit un large portefeuille de pièces discrètes et solutions intégrées qui rationalisent les applications onduleur, coupant les coûts R&D et la complexité de nomenclature.

Le nouvel IMC300 combine le iMOTION Motion Control Engine (MCE) d'Infineon avec un microcontrôleur ARM® Cortex-M0, délivrant une solution d'entraînement à vitesse variable flexible qui s'adapte à des applications diverses.

CONTRÔLEURS

Contrôler la vitesse et la direction d'un moteur requiert de comprendre le type de moteur et son mode de fonctionnement. Le contrôleur moteur doit gérer démarrage-arrêt, changements de direction, régulation de vitesse, couple, et protection contre sur-tension. Historiquement, un tel contrôle reposait sur des composants discrets dus aux hautes tensions et courants. Le contrôle moteur moderne se concentre maintenant sur des solutions microélectroniques efficaces, combinant algorithmes logiciels avancés avec matériel power-électronique.

TECHNOLOGIE iMOTION

iMOTION représente la famille de produits d'Infineon qui embarque un algorithme de contrôle moteur certifié dans le matériel, incluant optionnellement la correction de facteur de puissance (PFC). Ces solutions délivrent la flexibilité nécessaire pour applications clients-spécifiques qui s'étendent souvent au-delà de la simple configuration moteur (voir Figure 1).

Figure 1 : Intégration iMOTION dans le contrôle moteur. (Image : Infineon Technologies)

Les CI iMOTION intègrent toutes les fonctions de contrôle et d'interface analogique requises pour le contrôle orienté champ (FOC) utilisant soit la mesure de courant shunt DC, soit la connexion DC. L'algorithme breveté d'Infineon élimine le besoin de codage personnalisé de contrôle moteur.

Ces solutions sont idéales pour appareils ménagers et petits entraînements comme ventilateurs, combinant contrôleur, SmartDrive, et dispositifs SmartIPM.

Le dispositif SmartDrive intègre le driver de grille (MOSFETs ou IGBTs), tandis que la famille SmartIPM atteint le plus haut niveau d'intégration en couplant le MCE, driver de grille, et pont complet triphasé en un seul package PQFN compact.

Ciblant les systèmes de contrôle moteur à vitesse variable, la famille IMC300 incorpore un microcontrôleur programmable par l'utilisateur (voir Figure 2). L'architecture dual-core fusionne le matériel, firmware, et code utilisateur nécessaires pour contrôler un moteur synchrone à aimants permanents (PMSM) avec un coût système et de développement minimal.

Figure 2 : Diagramme et fonctions iMOTION Motion Control Engine plus ARM Cortex-M0 (Image : Infineon Technologies)

Les fonctions de protection de l'IMC300 incluent sous-/sur-tension, sur-courant, sur-température, motor gate-kill, blocage rotor, rapport de pannes, temps mort minimum, et shoot-through. Les capacités de contrôle comprennent FOC sinusoïdal, fonctionnement avec/sans capteur, modulation tri- ou biphasé, affaiblissement de champ, freinage vecteur zéro, PFC intégrée, et support bootstrap.

L'IMC300 et son prédécesseur, l'IMC100, partagent le même cœur MCE 2.0, offrant une solution prête-à-l'emploi avec contrôle PFC, protection extensive, et moteur de script.

En tirant parti du MCE pour le contrôle moteur, les clients peuvent se concentrer sur la logique applicative, qui opère indépendamment du microcontrôleur ARM intégré. Ce MCU offre un ensemble de périphériques polyvalent pour fonctions système, communication personnalisée, ou surveillance d'entraînement (voir Figure 3).

Figure 3 : Application circuit IMC300 (Image : Infineon Technologies)

« L'objectif est de rendre le contrôle moteur clé en main pour les clients », dit Ingo Skuras, Product Marketing Manager pour iMOTION chez Infineon Technologies. « Nous voyons un virage clair vers des entraînements électroniques à vitesse variable. Nos solutions permettent aux utilisateurs de configurer et déployer sans programmer — typiquement en 30 minutes à une heure. »

Le MCE encapsule tout le matériel, logiciel, et fonctions de protection requis, réduisant la nomenclature. Il est continuellement affiné, avec deux nouvelles versions sorties chaque année.

L'embarquement d'algorithmes avancés dans des périphériques tels que ADC ou minuteurs allège la charge CPU. Associé à un petit contrôleur 32 bits, la capacité CPU libérée peut être dédiée aux tâches spécifiques à l'application.

Les contrôleurs iMOTION sont conçus pour environnements de production et répondent aux exigences de sécurité fonctionnelle pour appareils ménagers, permettant des designs conformes across marchés.

Les dispositifs IMC300 sont pré-certifiés pour la sécurité fonctionnelle sous UL/IEC 60730 Classe B.