L'objectif de la conception de SolexDrive était de créer le meilleur circuit intégré possible pour la commande des injecteurs de carburant des moteurs diesel et essence à émissions extrêmement faibles. Dans cette application automobile, SolexDrive pilote des amplificateurs MOSFET externes, eux-mêmes connectés aux injecteurs. Ces derniers sont en réalité des bobines d'actionnement fonctionnant avec une précision maximale.
Il peut paraître surprenant de prime abord que cette puce, initialement conçue pour une application automobile aussi spécialisée, fasse désormais partie du catalogue de puces d'EBV. Cependant, EBV Elektronik est consciente de la forte demande du marché pour les commutateurs destinés à la commande de bobines d'actionneurs de haute précision. Cette demande se manifeste non seulement dans le secteur automobile, mais aussi dans diverses applications industrielles. En effet, le principe fondamental des puces EBV est d'ouvrir de nouveaux marchés et d'exploiter des opportunités inédites ; et c'est précisément ce qu'EBV Elektronik a une fois de plus réalisé avec SolexDrive.
Le domaine des bobines d'actionneurs industriels offre également des perspectives très intéressantes pour SolexDrive. Dans ce segment de marché, les économies d'énergie ne sont pas encore aussi cruciales que dans le secteur automobile, ce qui signifie que les performances énergétiques de SolexDrive, combinées à sa précision accrue, apportent une réelle valeur ajoutée aux clients d'EBV.
Contrôle continu : bien plus qu’un simple marche/arrêt.
Dans de nombreuses applications, il était souvent uniquement possible de configurer une vanne en mode marche/arrêt. Un dosage précis est très difficile à obtenir avec ce simple régulateur numérique marche/arrêt. En effet, lorsque les régulateurs numériques marche/arrêt sont à l’arrêt, une petite quantité de la substance dosée (par exemple, de l’eau ou un gaz technique) peut facilement s’échapper par la vanne. Cela peut entraîner un dosage incorrect ou une usure prématurée, engendrant des coûts supplémentaires ou une surconsommation de ressources. Les régulateurs à contrôle continu, en revanche, permettent une régulation beaucoup plus précise.
Auparavant, le contrôle des bobines se limitait souvent à une fonction marche/arrêt. Désormais, grâce à SolexDrive, la modulation de largeur d'impulsion haute précision permet un contrôle précis des bobines. Selon l'application, cela peut concerner la commande d'une bobine linéaire ou la régulation de vitesse de moteurs à courant continu à balais. En combinant un contrôle précis avec des régulateurs de tension basse ou haute tension, cette solution offre un large éventail de possibilités.
Compatibilité électromagnétique améliorée, dosage plus précis.
Sauf en cas d'urgence, le réglage rapide des vannes n'est généralement pas nécessaire ; or, c'est précisément lorsque cette rapidité est requise (comme dans le cas des régulateurs numériques marche/arrêt) que la bobine est exposée à des courants élevés. Ces courants d'entrée élevés peuvent engendrer des problèmes de commutation : non seulement les composants de commande (y compris leurs circuits de protection) doivent être correctement dimensionnés, mais les courants élevés produisent également d'importants problèmes de compatibilité électromagnétique.
De plus, ces courants d'appel élevés génèrent une consommation d'énergie très importante (et inutile), qu'il faut parfois compenser. Ces courants élevés, ainsi que les courants inverses auxquels sont exposés les bobines de l'actionneur lors de l'utilisation d'un contrôleur marche/arrêt, soumettent tous ces composants à une fatigue considérable, ce qui nécessite des remplacements fréquents en cours de fonctionnement.
Cependant, grâce à un contrôleur PWM (modulation de largeur d'impulsion) intégré à SolexDrive, ces pics de courant sont évités. Ceci réduit la fatigue liée aux incompatibilités électromagnétiques, tout en améliorant la précision et en augmentant considérablement la durée de vie des bobines de l'actionneur, car cela minimise les problèmes causés par les étincelles.
SolexDrive dans les applications industrielles
: SolexDrive trouve des applications typiques dans les robots à actionneurs multiples, ainsi que dans une grande variété d'applications nécessitant la commande électronique de bobines, des stations-service aux équipements médicaux. Pour tous vos besoins en matière de contrôle de bobines de servomoteurs, vannes, actionneurs de position inductifs, régulateurs de liquides et de gaz, débitmètres industriels, contrôleurs de ventilation distribuée, actionneurs linéaires, systèmes d'arrosage agricoles professionnels, etc., SolexDrive est le circuit intégré idéal.
Bien que toutes les applications ne nécessitent pas la diversité et la complexité des fonctions offertes par ce type de composant, il reste extrêmement utile, car il occupe moins d'espace sur les cartes de circuits imprimés et offre une grande fiabilité grâce à ses circuits de protection et de diagnostic.
Outre le secteur automobile, SolexDrive s'intègre à une vaste gamme d'applications nécessitant une efficacité accrue des moteurs. On peut citer, par exemple, les systèmes de navigation, les trémies, les motoneiges, les véhicules utilitaires, les motos et les engins agricoles et de construction.
Il est bien connu que même les relais contiennent des bobines qui, de par la nature du système dans lequel elles sont intégrées, ne fonctionnent que dans deux états : ON et OFF. Grâce à son prix attractif, SolexDrive est un module adapté même aux relais de commande nécessitant des signaux de retour ou de diagnostic avec leurs circuits de protection associés.
Dans ce type d'applications, la puce EBV réduit significativement la contrainte électrique sur le relais ainsi que le courant d'appel. SolexDrive peut être utilisé pour commander simultanément jusqu'à sept relais dans la configuration suivante : cinq en configuration haut et quatre en configuration bas.
Le centre névralgique. Quatre microcœurs SolexDrive
fonctionnent avec deux canaux indépendants, chacun contenant deux microcœurs (la puce comprend donc quatre microcœurs au total). Ces microcœurs sont des microcontrôleurs de base, mais ils peuvent fonctionner de manière totalement indépendante les uns des autres. Cela permettrait, par exemple, de programmer quatre séquences entièrement différentes et indépendantes pour contrôler les injecteurs d'un moteur à quatre ou six cylindres.
Les microcontrôleurs fonctionnent indépendamment et pilotent le courant du modulateur de largeur d'impulsion (PWM) avec 65 535 valeurs distinctes. SolexDrive reçoit la valeur correspondante sur 16 bits via une interface SPI depuis un microcontrôleur standard, comme ceux généralement utilisés dans les unités de commande de moteurs. À partir de ce signal, SolexDrive génère les séquences PWM pour piloter les MOSFET.
La puce possède deux canaux, chacun doté de deux séquenceurs et de deux microcœurs. SolexDrive peut activer cinq contrôleurs en configuration haut avec cinq câbles de diagnostic, et six contrôleurs en configuration bas avec six câbles de diagnostic.
Les micro-noyaux étant uniquement de type RAM, il est nécessaire de charger le microcode en RAM lors de l'initialisation, même s'il est possible de modifier les paramètres dynamiquement.
La
solution intelligente SolexDrive est remarquablement performante car ses microcœurs intégrés exécutent toutes les tâches de contrôle en temps réel durant toute la période de fonctionnement : de l’arrêt à la phase d’accélération, y compris l’ajustement en ligne à la valeur de crête et à la chute de puissance après la crête. Elle maintient également dynamiquement l’état de maintien jusqu’à ce que la chute de puissance soit détectée et que le système revienne à l’arrêt. Différentes valeurs maximales et minimales peuvent être définies pour chacune de ces phases. Le microcœur garantit le maintien de ces valeurs en comparant, par exemple, les valeurs réelles avec les valeurs d’activation/désactivation de crête préprogrammées individuellement, les valeurs cibles d’activation/désactivation pour la fonction de maintien et divers paramètres de synchronisation.
Par conséquent, les développeurs n'ont pas à se soucier de ces procédures complexes ; il leur suffit de s'assurer que le microcontrôleur fournit au SolexDrive les spécifications de courant et de synchronisation appropriées via l'interface SPI. La puce EBV gère le reste en ajustant les courants de ligne en fonction du comportement de chaque bobine d'actionneur.
L'impulsion de courant PWM envoyée à l'actionneur débute sur le front montant du signal de déclenchement du microcontrôleur et se termine sur son front descendant. SolexDrive mesure le courant traversant les bobines, fournissant ainsi un retour d'information précis du circuit. La puce intègre également les circuits de protection et les fonctions de diagnostic nécessaires.
Un commutateur maillé intégré permet aux développeurs d'assigner chaque canal à l'un des quatre séquenceurs intégrés, permettant ainsi à SolexDrive de gérer plusieurs canaux avec un seul séquenceur. Il existe quatre séquenceurs numériques, chacun capable de gérer un canal différent.
La puce intègre également un convertisseur DC/DC permettant la commande des MOSFET en configuration haut, qui, comme on le sait, requièrent une tension de grille supérieure à la tension de source. Par conséquent, les MOSFET peuvent alors (avec la diode de suppression appropriée) être connectés directement à la sortie du circuit intégré ; le circuit de protection nécessaire est déjà intégré à SolexDrive.
SolexDrive génère des signaux de sortie modulés en largeur d'impulsion jusqu'à 100 kHz, il contrôle donc les MOSFET qui nécessitent une charge de 30 nC (50 nC maximum).
Auteur:
Auteur : Frank-Steffen Russ, directeur vertical du segment automobile, EBV Elektronik
