Ein-Chip-Lösung zur Ansteuerung von Kleinstmotoren

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TDK-Micronas GmbH

ET System electronic GmbH

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

ISH Ingenieursozietät GmbH

Funktionsblöcke und Überwachungsstrategien

Zur Überwachung der Versorgungsspannungen gibt es Komparatoren für das Monitoring der Batteriespannung V_BAT und der Controller/Zwischenkreisspannung V_BVDD. Es werden Unter- und Überspannungen geprüft und entsprechende Interrupts erzeugt, die die Software auswertet. Die internen Reglerspannungen des Chips sind zusätzlich von der Hardware auf Unterspannung und Überstrom zu überwachen.

Bildergalerie

Bild 1: Die Ein-Chip-Lösung HVC-4223F mit integrierten Diagnose- und Überwachungsfunktionen. Ein hoher Integrationsgrad sorgt für eine Vereinfachung des Systemaufbaus und erhöht Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit.(Bild: TDK Micronas)

Bild 2: Schema eines Kleinaktorsystems. Die elektronische Ansteuerung des Motors erfolgt mit dem Baustein HVC-4223F als Single-Chip-Lösung.(Bild: TDK-Micronas)

Bild 3: Die wesentlichen Funktionen der Hard- und Software sowie deren Interaktion. Die Software-Architektur erfordert in den meisten Fällen kein RTOS, sondern basiert oft auf Round-Robin-Strategien mit Interrupts oder Function-Queue Scheduling.(Bild: TDK-Micronas)

Entsprechende Fehlerfälle führen zu einem System-Reset. Auch die Ladungspumpenspannung der Motorbrücke muss vor Überspannungen geschützt werden; die Überwachung beinhaltet entsprechende Schaltungen für die automatische Abschaltung. An den neuralgischen Punkten wie Reglern und Brücken werden zudem die Temperaturen durch Sensoren zyklisch kontrolliert, die bei Übertemperatur für eine automatische Abschaltung sorgen. Ein externer Temperatursensor prüft die Umgebungstemperatur ohne Einfluss der Eigenerwärmung des Chips.

Der Chip enthält zwei unabhängige Oszillatoren (Hauptoszillator und Hilfsoszillator mit f_MAIN >> f_AUX). Eine Window-Watchdog-Einheit wird vom Hilfsoszillator (f_AUX) getaktet und überwacht den Hauptoszillator und die Programmausführung. Zusätzlich kontrolliert ein digitaler Watchdog, getaktet vom Hauptoszillator, die Programmausführung. Beide Watchdogs lassen sich nach Aufstarten des Chips über ein NVRAM-Bit automatisch aktivieren. Der Programmspeicher (Flash) enthält Fehlerkorrektur-Bits mit Ein-Bit Fehlerkorrektur und Zwei-Bit-Fehlererkennung. Ein Interrupt signalisiert das ECC-Event und ist von der Software auswertbar, etwa durch Einleiten von Fail-Safe-Maßnahmen/Strategien nach Häufung von ECC-Fehlern. Die CPU wird zusätzlich durch Hintergrundtasks zyklisch mittels Self-Test-Routinen überprüft (quasi-parallel in Software).

Diagnose-Funktionen der integrierten Motorbrücke

Die integrierte Motorbrücke enthält eine Interlocking-Funktion (über Gate Voltage Monitoring) und eine Überstrom-Überwachung (über Drain-Source Monitoring) für jeden Halbbrückenzweig. Die Überstrom-Ansprechzeit (OC Filter Time) ist in verschiedenen Stufen programmierbar. OC Interrupts bieten die Möglichkeit der Software-Diagnose und Implementierung von Notlaufstrategien nach Überstrom-Erkennung (OC-Interrupt). Der Motorstrom ist für Regel- und Schutzzwecke über einen Shunt im Fußpunkt der Brücke zyklisch und synchron zur PWM der Brückenansteuerung über den A/D-Wandler messbar.

Die integrierte Ladungspumpe der Motorbrücke wird durch die Hardware überwacht und im Falle einer Überspannung automatisch abgeschaltet. Außerdem erfolgt die automatische Abschaltung der Brücke bei Umschaltung vom CPU-Aktiv-Mode zu Betriebsarten wie Power-Saving-Modes, Retention oder Thermal Shut-Down.

Artikelfiles und Artikellinks

Link: Beitrag im Original lesen: ELEKTRONIKPRAXIS Ausg. 3/2017 als kostenlose ePaper-Version

Link: Heftausgabe als pdf

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Stand: 08.12.2025

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