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The journey of Motor Control

《The Journey of Motor Control》著重介紹東芝的核心能力和40年來的歷史,東芝提供更有競爭力並具有驅動器IC和MCU的馬達控制集成解決方案。擁有向量引擎的MCU則提供更高性能,更低成本和更輕鬆的軟體設計。產品組合涵蓋了相鄰的系統構建塊,例如電源和隔離放大器,進而完成了機器人技術,工業和汽車行業的整體解決方案覆蓋範圍,並使客戶能夠從一站式供應商處向東芝採購所需元件。

The Journey of Motor Control - Demonstrations
The Journey of Motor Control - Demonstrations

機器人技術

自動化物流運輸系統無人搬運車參考設計 (AGV)

Automatic Guided Vehicle Picture
Automatic Guided Vehicle Demonstration

三相無刷直流馬達驅動的變頻器以及BLDC伺服馬達控制的MCU

  • 三相無刷直流馬達驅動的變頻器, 最大功率750W
  • AGV以三個直徑203mm的全向輪移動
  • 通過紅外線感測器系統進行路徑掃描

Key products:

U-MOSX-H TPH2R408QM MOSFET

TMPM4KQFDFG 160MHz Motor MCU

Toshiba SCiBTM   battery

產品特色 產品優勢 效益
  • 超低導通電阻的MOSFET      
  • 應用於磁場導向控制(FOC),內建向量控制加速器的MCU
  • 低驅動損耗(RDS(ON)×Qg)和開關損耗(RDS(ON)×QSW)
  • 使用霍爾感測器,旋轉變壓器 或 旋轉編碼器等控制三相BLDC馬達
  • 高效節能變頻器
  • 單個MCU提供 3通道的高精度伺服馬達控制 
Automatic Guided Vehicle - Picture of board
Automatic Guided Vehicle - Picture of board

多通道伺服馬達驅動參考設計

Demo model  3-Axis control
Demo model 3-Axis control

Robot ARM as demo system

產品特色 產品優勢 效益
  • 整合向量控制引擎(VE),PWM,ADC和編碼器接口的MCU
  • 超低RDS(ON)僅3.7mΩ
  • 單個MCU最多可同時對3個BLDC伺服馬達進行向量控制
  • 靈活的模組化平台
  • 高效能,精確的馬達控制解決方案,可快速實施高級伺服馬達控制系統      
Servo Drive Reference Model
Servo Drive Reference Model

工業相關

無刷馬達-超低待機電流消耗

Brushed Motor Control Demo
Brushed Motor Control Demo
  • 待機電流僅為1µA
  • 工作電壓範圍低至4.5V
  • 採用業界標準包裝和引腳,可與市面上產品直接替換使用

Key product:

TB67H450FNG

TB67H451FNG

產品特色 產品優勢 效益
  • 內部自行提供獨立穩壓器
  • 工作電壓範圍廣
  • 行業標準封裝和引腳
  • 超低待機電流僅為1µA
  • 自動控制待機模式
  • 能在4.5V下工作
  • 現有的電路板和線路可以直接套用測試
  • 延長電池壽命
  • 更少的開發工作和成本
  • 可用於USB供電設備
  • 相容於市面上其他產品可直接替換

無刷直流馬達驅動

Server Fan Demo
Server Fan Demo

透過閉環(closed-loop)速度控制實現恆定轉速

  • 快速調節由電源電壓和轉矩負載變化引起的速度波動
  • 由於內置非易失性存儲器,因此無需外部MCU
  • 無需開發速度控制軟件

Key products:

TC78B027FTG

TC78B025FTG

產品特色 產品優勢 效益
  • 閉環速度控制
  • 內建Flash存儲器
  • 自動進角技術
  • 支持1個或者3個霍爾傳感器電機
  • 內建功率級電晶體
  • ž定轉速控制速度高達數萬RPM
  • 無需開發控制軟件
  • 無需外部MCU
  • 在整個速度範圍內可電流消耗降低至多到20%
  • 僅需要初始進角設定
  • 可外加的功率級電晶體
  • 適用複雜使用環境例如需要恆定冷卻性能的功能
  • 減少開發時間和成本
  • 減少外部零件清單
  • 環保半導體製程
  • 加速產品上市時間

智能相位控制的優勢

智能相位控制可檢測電動機電流相位,並反饋信息以進行自動超前角控制。當馬達應用中帶有傳感器時,霍爾信號的相位會自動調整以匹配馬達驅動電流的相位。

無論馬達的轉速,負載轉矩和電源電壓,都能實現自動調整到高效率設定。智能相位控制還有助於減少調整導程角所需的外部零件數量。

步進馬達驅動

Active Gain Control Demo
Active Gain Control Demo

通過主動增益控制功能Active Gain Control (AGC)優化馬達效率

  • 馬達電流減少多達48%
  • 防止失速和失步
  • 馬達和控制器中的熱減少* 1
Note:*1 : 30°C lower chip temperature has been achieved in a Toshiba experiment

 

Key product:

TB67S128FTG

Overview Stepping Motor Driver

Further links:

TB67S128FTG Press release

Active Gain Control Flyer

產品特色 產品優勢 效益
  • 128微步
  • 主動增益控制(AGC)* 1
  • 動態混合衰減功能(ADMD)* 2
  • 超靜音操作
  • 振動少
  • 極高的能源效率
  • 減少熱量產生
  • 防止失步和失速
  • 高轉速
  • 不需要外部測電流電阻
  • 高精度過電流偵測
  • 增強用戶體驗
  • 降低能源成本
  • 符合環保製程
  • 馬達壽命更長
  • 減少冷卻系統成本和開發精力
  • 高可靠性
  • 對應更多更新的應用要求
  • 減少外部零件元件    

*1) Active Gain Control optimizes the drive current to suit  the required torque. It´s a Toshiba technology that prevents stalls and realizes power savings.
*2) Advanced Dynamic Mixed Decay automatically optimizes the switching control of fast decay and slow decay modes to secure high speed rotation. It´s a Toshiba original mixed decay technology.

無線電動工具參考設計

Power Tool Reference Model

對無刷直流(BLDC)馬達電動工具更具有緊湊, 高效, 靈活控制

此參考設計將東芝的高效低壓MOSFET元件與東芝專用的馬達控制MCU結合,為電動工具中的BLDC馬達控制和驅動提供了一個非常緊湊但靈活的平台。馬達電流由使用東芝TPH1R204PB低壓MOSFET的200W輸出功率級的三相變頻器生成。此元件採用5×6mm SOP Advanced封裝,具有業界領先的RDS(ON),並產生低尖峰,有助於防止EMI效應。

Main PCB

•緊湊的外形尺寸(60 x 50毫米)

•三相變頻器,200W輸出級

•速度控制開關

•指示燈

* sofware currently under development

Key products:

TPH1R204PB High Efficient LV MOSFET

TC75W58FK Comparator

 

Further links:

Design data download: Cordless Power Tool Reference Design

Low voltage (U-MOS) Flyer

 產品特色 產品優勢 效益
  • 12至24 V輸入電壓
  • 200 W輸出功率
  • ±20A平均電流
  • ±60A最大峰值電流
  • 用於輸出級的U-MOS IX-H系列MOSFET TPH1R204PB
  • 具有過電流檢測電路的3分流電流測量
  • 自斷電電路
  • 霍爾傳感器接口
  • 緊湊的高功率密度設計 
  • 靈活的平台:傳感器或無傳感器電機控制* 
  • 低尖峰TPH1R204PB器件,具有低傳導性,輸出電荷和開關損耗
  • 由於無傳感器控制,節省了系統成本*
  • 更高的效率,更低的功耗導致更長的運行時間
  • 安靜流暢的操作
  • 快速原型製作,概念驗證,縮短開發時間      

* optional support

60 x 50 mm main PCB
60 x 50 mm main PCB
Blockdiagram of E-tool reference model
Blockdiagram of E-tool reference model

TPH1R204PB Low Spike Feature

車載應用

步進馬達驅動器 - 抬頭顯示器控制

Head-up-Display Motor Control Demo
Head-up-Display Motor Control Demo

Stepping motor driving IC

  • 投影抬頭顯示器,顯示車速及導航訊息
  • 光束反射到向上的屏幕
  • 步進馬達控制鏡子向上/向下移動

Key product:

TB9120FTG

Further links:

Stepper Motor Driver Flyer

產品特色 產品優勢 效益
  • 產生32階微步
  • 提供1A輸出功率
  • 提供失速檢測功能
  • 低導通電阻(0.7 Ohm)
  • 無需外部穩壓器
  • 支持高達125°C的高溫
  • •散熱佳
  • 無聲馬達操作和精確定位
  • 減少外部零件數量需求
  • 晶片散熱設計簡單

帶有50A half-bridge的馬達控制器-汽車尾門升降器

Car Backdoor Lifter Demo
Car Backdoor Lifter Demo

具有馬達控制器IC和MOSFET的多晶片封裝Multi Chip Package(MCP)

  • 尾門直接由東芝的MCP設備控制
  • 當後擋板被卡住時,可以檢測到過電流
  • 馬達電流可於顯示幕上觀測

Key product:

TB9111FTG

 

產品特色 產品優勢 效益
  •  50A集成half-bridge(P通道和N通道MOSFET)馬達控制器
  • 含晶片內溫度測量和導通開關控制
  • 小型48引腳VQFN封裝
  • 支持高達125°C的環境溫度
  • 減少外部組件
  • 出色的EMI性能,簡化系統設計
  • 縮小PCB空間     

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