O objetivo do projeto do SolexDrive era criar o melhor circuito integrado possível para controlar os injetores de combustível dos motores a diesel e a gasolina com emissões excecionalmente baixas. Nesta aplicação automóvel, o SolexDrive controla amplificadores MOSFET externos, que por sua vez estão ligados aos injetores. Estes injetores são essencialmente bobinas atuadoras que operam com o mais alto nível de precisão.
Pode parecer estranho, à primeira vista, que este chip, originário de uma aplicação automóvel tão especializada, faça agora parte do portefólio de chips da EBV; contudo, a EBV Elektronik está ciente da forte procura do mercado por interruptores concebidos para controlar bobinas de atuadores de alta precisão. Esta procura existe não só no setor automóvel, mas também em diversas aplicações industriais. Afinal, o princípio fundamental dos chips da EBV é abrir novos mercados e oportunidades anteriormente inexploradas; e é precisamente isso que a EBV Elektronik conseguiu mais uma vez com o SolexDrive.
O campo das bobinas de atuadores industriais também oferece oportunidades muito interessantes para o SolexDrive. Neste segmento de mercado, a poupança de energia ainda não é tão crítica como no setor automóvel, o que significa que as características de poupança de energia oferecidas pelo SolexDrive, combinadas com a sua maior precisão, proporcionam aos clientes da EBV um verdadeiro valor acrescentado.
Controlo contínuo: não apenas ligado ou desligado.
Em muitas aplicações, era possível configurar uma válvula apenas como LIGADO ou DESLIGADO. A dosagem precisa é muito difícil de alcançar com este simples controlador digital LIGADO/DESLIGADO. Especificamente, quando os controladores digitais LIGADO/DESLIGADO estão desligados, é muito fácil que uma pequena quantidade da substância doseada (por exemplo, água ou gás técnico) escape através da válvula. Isto pode resultar numa dosagem incorreta ou num desgaste desnecessário, levando a custos adicionais ou a um consumo excessivo de recursos. Os controladores contínuos, no entanto, permitem uma regulação mais precisa.
Antigamente, as bobinas geralmente só podiam ser controladas com uma função de ligar/desligar; mas com o SolexDrive, a modulação por largura de pulso de alta precisão permite um controlo preciso da bobina. Dependendo da aplicação, isto pode significar o controlo de uma bobina linear ou o controlo da velocidade em motores CC com escovas. Ao combinar o controlo preciso com controladores de lado baixo ou de lado alto, esta solução abre um vasto leque de possibilidades.
Melhor compatibilidade eletromagnética, dosagem mais precisa.
Exceto em emergências, o ajuste rápido da válvula não é geralmente necessário; no entanto, é precisamente quando esta velocidade é exigida (como no caso dos controladores digitais de ligar/desligar) que a bobina está exposta a correntes elevadas. Estas elevadas correntes de entrada podem causar problemas de comutação: não só os componentes de controlo (incluindo os seus circuitos de proteção) devem ser corretamente dimensionados, como as elevadas correntes também produzem problemas significativos de compatibilidade eletromagnética.
Além disso, estas elevadas correntes de pico geram um consumo de energia muito elevado (e desnecessário), que por vezes necessita até de ser compensado. Estas correntes elevadas e as correntes opostas/inversas a que as bobinas do atuador estão expostas quando se utiliza um controlador ON/OFF submetem todos estes componentes a uma enorme fadiga, resultando na necessidade de substituição frequente durante o funcionamento.
No entanto, com o SolexDrive, estes picos de corrente podem ser evitados graças a um controlador PWM (modulação por largura de pulso). Isto reduz a fadiga relacionada com a incompatibilidade eletromagnética, além de melhorar a precisão e aumentar significativamente a vida útil das bobinas do atuador, minimizando os problemas causados pelas faíscas.
Aplicações Industriais do SolexDrive:
As aplicações típicas do SolexDrive incluem robôs com múltiplos atuadores, bem como uma grande variedade de aplicações que requerem o controlo eletrónico das bobinas, desde postos de combustível a equipamentos médicos. Onde quer que sejam necessários controladores para bobinas de servomotores, válvulas, atuadores de posição indutivos, reguladores de líquidos e gases, caudalímetros industriais, controladores de ventilação distribuída, atuadores lineares, sistemas profissionais de rega agrícola e muito mais, o SolexDrive pode ser o circuito integrado ideal para as suas necessidades.
Embora nem todas as aplicações exijam a diversidade e complexidade de funções que este tipo de componentes oferece, continua a ser extremamente útil, uma vez que ocupa menos espaço nas placas de circuito impresso e oferece uma grande fiabilidade graças aos seus circuitos de proteção e diagnóstico.
Além do setor automóvel, o SolexDrive pode ser integrado numa ampla variedade de aplicações onde os motores exigem maior eficiência. Exemplos claros incluem aplicações em navegação, funis, motos de neve, veículos comerciais, motociclos e máquinas agrícolas e de construção.
É sabido que mesmo os relés contêm bobinas que, devido à natureza do sistema em que estão integrados, operam apenas em dois estados: LIGADO e DESLIGADO. Graças ao seu preço atrativo, o SolexDrive é um módulo adequado mesmo para relés de controlo que requerem sinais de feedback ou diagnóstico com os seus respetivos circuitos de proteção.
Neste tipo de aplicações, o chip EBV também reduz significativamente não só a tensão elétrica no relé, mas também a corrente de pico. O SolexDrive pode ser utilizado para controlar simultaneamente até sete relés na seguinte configuração: cinco em configuração de alta tensão e quatro em configuração de baixa tensão.
O centro nevrálgico. Quatro micronúcleos SolexDrive
operam com dois canais independentes, cada um contendo dois micronúcleos (o que significa que o chip inclui quatro micronúcleos no total). Estes micronúcleos são microcontroladores básicos, mas podem funcionar de forma completamente independente uns dos outros. Isto permitiria, por exemplo, a programação de quatro sequências totalmente diferentes e independentes para controlar os injetores de um motor de quatro ou seis cilindros.
Os microcontroladores operam de forma independente e controlam a corrente do modulador de largura de pulso (PWM) com 65.535 valores distintos. O SolexDrive recebe o valor correspondente de 16 bits através de uma interface SPI de um microcontrolador standard, como os que se encontram tipicamente nas unidades de controlo de motores. A partir deste sinal, o SolexDrive gera as sequências de PWM para controlar os MOSFETs.
O chip tem dois canais, cada um com dois sequenciadores e dois microcores. O SolexDrive pode ativar cinco controladores numa configuração de alta tensão com cinco cabos de diagnóstico e seis controladores numa configuração de baixa tensão com seis cabos de diagnóstico.
Os microkernels são exclusivamente do tipo RAM, pelo que é necessário carregar o microcódigo na RAM durante o arranque, embora exista a possibilidade de alterar os parâmetros dinamicamente.
A
solução inteligente SolexDrive destaca-se pela sua inteligência excecional, graças aos seus micronúcleos integrados que executam todas as tarefas de controlo em tempo real durante todo o período de funcionamento: desde o desligamento até à fase de aceleração, incluindo o ajuste online ao valor de pico e à queda de potência a partir do pico. Mantém também dinamicamente o estado de espera até que a queda de potência seja absorvida e o sistema regresse ao estado desligado. Podem ser definidos diferentes valores máximos e mínimos para cada uma destas fases. O micronúcleo assegura a manutenção destes valores através da comparação, por exemplo, dos valores reais com os valores de ativação/desativação de pico pré-programados individualmente, com os valores de ativação/desativação alvo para a função de espera e com vários parâmetros de sincronização.
Portanto, os desenvolvedores não precisam de se preocupar com procedimentos tão complexos; tudo o que têm de fazer é garantir que o microcontrolador fornece a corrente e as especificações de temporização adequadas ao SolexDrive através da interface SPI. O chip EBV trata do resto, ajustando as correntes de linha de acordo com o comportamento de cada bobina do atuador.
O impulso de corrente PWM enviado para o atuador inicia-se no flanco ascendente do sinal de disparo do microcontrolador e termina no flanco descendente. O SolexDrive mede a corrente que flui através das bobinas, fornecendo um feedback preciso do circuito da bobina. O chip inclui também os circuitos de proteção e as funções de diagnóstico necessárias.
Um comutador de malha integrado permite aos programadores atribuir cada canal a um dos quatro sequenciadores integrados, possibilitando ao SolexDrive gerir vários canais com um único sequenciador. Existem quatro sequenciadores digitais, cada um capaz de gerir um canal diferente.
O chip inclui também um conversor DC/DC para permitir o controlo dos MOSFETs numa configuração de alta tensão, que, como é sabido, requer uma tensão de porta superior à tensão de fonte. Consequentemente, os MOSFET podem então (com o díodo de supressão apropriado) ser ligados diretamente à saída do CI; o circuito de proteção necessário já está integrado no SolexDrive.
O SolexDrive gera sinais de saída modulados por largura de pulso até 100 kHz, controlando assim MOSFETs que requerem uma carga de 30 nC (máximo de 50 nC).
Autor:
Autor: Frank-Steffen Russ, Diretor Vertical do Segmento Automóvel, EBV Elektronik
