The Journey of Motor Control

The Journey of Motor Control力求突出东芝的核心竞争力,及其40年来采用驱动IC和MCU提供极具竞争力的集成式电机控制解决方案的丰富经验。东芝矢量引擎嵌入式MCU的主要优势在于提升性能、降低成本和简化软件设计。东芝产品涵盖机器人、工业和车载等领域解决方案所需的电源和绝缘模块,同时为客户提供一站式采购体验,帮助他们采购所有需要的东芝元器件。

The Journey of Motor Control - 演示
The Journey of Motor Control - 演示

机器人

  • 无人搬运车参考模型
  • 多通道电机控制的伺服驱动器参考模型

车载

  • 步进电机驱动器—平视显示器后视镜控制
  • 50A半桥式电机控制IC — 汽车尾箱门升降器

机器人

无人搬运车参考模型:Automatic Guided Vehicle Reference Model(AGV)

无人搬运车图
无人搬运车演示

用于3相电机驱动的逆变器和用于直流无刷伺服电机控制器的MCU

  • 用于三台3相直流无刷电机的逆变器,每台电机功率高达750W
  • AGV通过三个直径为203mm的全向轮实现移动
  • 使用红外线传感系统实现线路跟踪

主要产品:

U-MOSX-H TPH2R408QM MOSFET

TMPM4KQFDFG 160MHz电机MCU

东芝SCiBTM电池

 特性 优势 效益
  • 超低导通电阻MOSFET
  • 内置磁场定向控制(FoC)加速器的MCU
  • 低驱动损耗(RDS(ON)×Qg)和低开关损耗(RDS(ON)×QSW
  • 通过霍尔传感器、旋转变压器或旋转编码器实现对三台3相无刷直流电机的控制
  • 高效率节能逆变器
  • 高精度伺服电机控制,采用单一MCU实现三通道控制
自动搬运车—电路板图
自动搬运车—电路板图

多通道电机控制的伺服驱动器参考模型

三轴控制演示模型
三轴控制演示模型

机械桥臂演示系统

  • 由单一MCU控制三台电机,实现机械桥臂移动
  • 由逆变器驱动3相无刷直流电机,达200W功率级

主要产品:

TMPM4KNFDFG电机MCU(160MHz)

U-MOS IX TPW3R70APL低压MOSFET

M4K电机控制MCU系列

TLP2370光耦TCR3DM33 LDOTC7QPB9307FK电平转换器

 

更多内容:

伺服驱动参考资料

低压降稳压器资料

矢量引擎资料

 

 特性 优势 效益
  • MCU含内置矢量引擎(VE)、PWM、ADC和编码器接口
  • 超低RDS(ON),仅3.7mΩ
  • 通过单一MCU实现最多3台直流无刷伺服电机的矢量控制
  • 灵活的模块化平台
  • 高效、高精度电机控制解决方案,可快速启动高级伺服电机控制系统
伺服驱动参考模型
伺服驱动参考模型

工业

有刷电机驱动器—低待机能耗

有刷电机控制演示
有刷电机控制演示

超低待机耗电量

  • 待机电流仅1µA
  • 运行工作电压范围较宽,低至44.5V
  • 由于采用行业标准封装和引脚,支持多产品采购策略

主要产品:

TB67H450FNG

TB67H451FNG

特性 优势 效益
  • 自控式绝缘稳压器
  • 工作电压范围较宽
  • 行业标准封装和引脚
  • 超低待机电流,仅1µA
  • 待机模式实现自动控制
  • 可在仅4.5V电压下运行
  • 可重复使用现有电路板和电路
  • 电池寿命延长
  • 缩减开发的精力和成本
  • 可用于USB功率器件
  • 支持多产品采购策略

直流无刷电机控制

服务器风扇演示
服务器风扇演示

通过闭环控制实现转速恒定

  • 可快速调节因电源电压和转矩负载变动导致的转速波动
  • 由于嵌入非易失性存储器,无需外部MCU
  • 无需开发速度控制软件

主要产品:

TC78B027FTG

TC78B025FTG

特性 优势 效益
  • 闭环速度控制
  • 嵌入式非易失性存储器
  • 超前角自动优化
  • 支持1台和3台霍尔传感器电机
  • 集成功率级或外置功率级
  • 旋转速度最高达1万RPM
  • 无需开发控制软件
  • 无需外置MCU
  • 整个转速范围内耗电量最多降低20%
  • 只需初始优化超前角
  • 可扩展功率级
  • 任务关键型应用的理想选择,例如要求冷却性能恒定的应用
  • 缩减开发时间和成本
  • 缩减物料清单成本
  • 环保
  • 加快市场投放时间

智能相位控制的优势

智能相位控制的优势可检测电机电流相位,然后回馈数据,实现自动超前角控制。如果电机应用中有传感器,霍尔信号的相位可自动调节,从而与电机驱动电流的相位匹配。
无论电机的转速、负载转矩和供电电压如何,均可实现高效运转。智能相位控制的优势还有助于减少实现超前角调节所需的外部零件数量。

步进电机控制

主动增益控制演示
主动增益控制演示

通过主动增益控制(AGC)实现能效优化

  • 电机电流最高减少48%
  • 防止失速和步进损失
  • 电机和控制器产生的热量大幅降低*1
注:*1:在东芝的试验中,芯片温度可降低30°C

 

主要产品:

TB67S128FTG

步进电机驱动IC概述

更多内容:

TB67S128FTG新闻

主动增益控制资料

特性 优势 效益
  • 128微步
  • 主动增益控制(AGC)*1
  • 高级动态混频器衰减(ADMD)*2
  • 超静音运行
  • 减少震动
  • 极高能效
  • 减少热量产生
  • 防止失速和步进损失
  • 高转速
  • 无需分流电阻
  • 高精度电流测量
  • 提升用户体验
  • 减少能源成本
  • 环保
  • 延长电机寿命
  • 减少冷却的成本和精力
  • 高可靠性
  • 支持新的使用情景
  • 缩减物料清单成本

*1) 主动增益控制可优化驱动电流,以满足转矩要求。这是东芝用于防止失速,节约电能的技术。
*2) 高级动态混合衰减可自动优化快衰减和慢衰减模式的开关控制,从而确保高速旋转。这是东芝公司原创的混合衰减技术。

无绳电动工具参考设计

电动工具参考模型
电动工具参考模型

紧凑、高效和灵活控制的基于直流无刷(BLDC)电机的电动工具

该参考设计将东芝的高效低压MOSFET器件与东芝专用的电机控制MCU相结合,为电动工具中的BLDC电机控制和驱动提供非常紧凑但灵活的平台。电机电流由使用东芝TPH1R204PB低压MOSFET的200W输出功率级的3相逆变器生成。该器件采用5×6mm SOP Advanced封装,具有业界优异的RDS(ON),并产生低尖峰,有助于防止EMI效应。

主要PCB
•   紧凑的外形尺寸(60×50mm)    
•    3相逆变器,200W输出级
•    速度控制开关
•    指示灯

* 目前软件正在开发中

主要产品:

TPH1R204PB 高效低压MOSFET

TC75W58FK 比较器

 

更多内容:

设计数据下载:无绳电动工具参考设计

低压(U-MOS)资料

 特性 优势 效益
  • 12至24V输入电压
  • 200W输出功率
  • ±20A平均电流
  • ±60A最大峰值电流
  • 用于输出级的U-MOS IX-H系列MOSFET TPH1R204PB
  • 具有过流检测电路的3分流电流检测
  • 自断电电路
  • 霍尔传感器接口
  • 紧凑的大功率密度设计
  • 灵活的平台:传感器或无传感器电机控制*
  • 低尖峰TPH1R204PB器件,具有低传导性、输出电荷和开关损耗
  • 无传感器控制*节约系统成本
  • 更高的效率、更低的功耗实现更长的工作时间
  • 安静流畅的操作
  • 快速原型制作,概念验证,缩短开发时间

* 可选

60×50mm主要PCB
60×50mm主要PCB
电动工具参考模型框图
电动工具参考模型框图
开关波形
反向恢复操作波形

TPH1R204PB低尖峰特性

无绳电动工具参考设计

车载

步进电机驱动器—平视显示器后视镜控制

平视显示器电机控制演示
平视显示器电机控制演示

步进电机驱动器

  • 投影机投射平视显示器典型数据内容
  • 投射的光束反射到一个朝上的屏幕上
  • 后视镜采用步进电机控制,通过上/下控制移动数据内容

主要产品:

TB9120FTG

更多内容:

步进电机驱动器资料

特性 优势 效益
  • 最多产生32微步
  • 提供1A输出功率
  • 提供失速检测功能
  • 低导通电阻(0,7Ohm)
  • 无需外部稳压器
  • 支持高达125°C的高温工作温度
  • 散热良好
  • 电机静音运行和高精度定位
  • 降低物料清单成本
  • 简单的散热设计

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