1 システムの説明

BLDC モーターの採用例は、幅広い速度変化が求められるアプリケーションで着実に増加しています。BLDC モーターは、誘導モーターに比べて高効率です。超低消費電力アプリケーションの場合、低電圧モーターを使用することには、幅広い電圧入力条件での動作、モーターと受動部品のコスト節減、コンパクトなプリント基板 (PCB) など、複数の利点があります。また、保護機能を備えた高集積の低電圧モーター ドライバ集積回路 (IC) を使うと、モーターをより簡単に制御でき、効率をさらに向上させることができます。ただし、低電圧モーターを使用するには、高効率かつ低コストの AC/DC 変換段が必要です。TIDA-10951 リファレンス デザインは、シンプルかつ効率的な方法で、このアプリケーションの要件に対応します。また、本 PCB は高効率で機能豊富なモーター コントローラ段も内蔵しているため、天井扇、排気ファン、換気扇、オーブンのファン、家庭用および産業用電化製品で使用される低消費電力 BLDC ドライブなどのアプリケーションにこのプラットフォームを使用できます。

図 1-1 に示すように、降圧力率補正 (PFC) 電力段は 85V～265V AC 入力を 24VDC 安定化出力に変換します。このリファレンス デザインでは、この出力段を制御するために UCC28810 PFC IC を利用しています。電力段によって生成された 24VDC は、3 相センサレス FOC BLDC モーター コントローラ MCF831x に電力を供給するために使われます。これにより、モーターは速度を制御します。MCF8315 および MCF8316 (MCF831x) コントローラは 3.3V 電源も生成します。これにより、マイクロコントローラ (MCU) に電力を供給します。MSPM0L および MSPM0C MCU がパルス幅変調 (PWM) 信号の形式で速度基準を MCF831x コントローラに送信することで、目標速度に比例するデューティ サイクルが生成されます。この PWM 信号は、赤外線 (IR) センサから受信した信号に基づいており、今度は汎用 IR リモート コントロールによって利用されます。任意のリモート コントロール データ形式に合わせて、MCU のファームウェアをカスタマイズすることは容易です。

図 1-1 TIDA-010951 のブロック図

MCF831x は、センサレス FOC アルゴリズム、ゲート ドライバ、FET を内蔵し、負荷条件が変化してもファン速度を維持できる、保護機能付き高集積シングルチップ FOC モーター コントローラです。MSPM0L と MSPM0C は、テキサス・インスツルメンツの高集積、低コスト Arm® Cortex®-M0+ MCU 製品ラインアップに属する汎用マイコンであり、このシステムが IR 信号を受信し、モーターの速度と方向を制御し、I2C 経由でモーターのステータスを取得することを可能にします。リファレンス デザイン全体は、高い効率と小さな PCB 外形を持ち、モーターに簡単に収容できるよう最適化されています。