マーケットドライバーとソリューション

家電、産業および自動車市場における電子モーターの制御要件は、高度なモーター制御周辺機器を備えたMCUの必要性を推進しています。

家電市場では、高性能機器の導入を促進する米国環境保護庁（US Environmental Protection Agency）のエネルギースタープログラム（Energy Star Program）などの政府計画基準を満たすために、性能を改善したモータ制御が必要です。洗濯機は、高性能モータ制御の重要な領域です。ダイレクトドライブ洗濯機は、モーターシャフトとワッシャーアジテーターの間の駆動ベルトを排除し、異なる速度とアジテーターモードを可能にします。

製造業者の完全に再設計された洗濯機は、従来の洗濯機よりも電気消費量が38％少なく、水量が17％多い。モータ制御MCUは、洗濯物の量と種類に応じてモータの動力を調整します。しかし、家電製品のユーザーは依然として初期購入価格に敏感であるため、製造業者は継続的に開発および製造コストを削減し、より高度なアプライアンスをより多くの消費者に受け入れる必要があります。

家電製品では、低コストのモーター制御アプリケーション向けに特別に設計された8ビットMCUは、追加部品を最小限に抑える機能を内蔵しています。最新のMCUは、モータPWMをボード上に搭載し、フェールセーフ・クロック・モニタと高信頼性フラッシュ・メモリを搭載し、家電製品の制御を簡素化し、低コストのターゲットを実現します。

産業用アプリケーションでは、電力コストと組立作業の停止時間がメーカーのメリットを減らすことができます。モータの性能向上の制御が効率と収益性に直接どのように影響するかの産業上の例は、産業用ポンプのバルブをMCU付きの可変速度（VSD）システムで置き換えることです。

ポンプまたはファンの場合、消費電力はシャフトの立方体速度に比例します。シャフト速度が10％低下すると、流量は10％減少し、消費電力は27％減少します。速度が20％低下すると、消費電力は49％減少します。定速モーターバルブの代わりにMCU可変速度モーター制御を使用して流量を低減することにより、工業用アプリケーションにおける遠心ポンプ、ファンおよび送風機の25〜40％のエネルギー節約を達成できることが証明されています。

産業用アプリケーションのメリットは明白であり、MCU駆動の可変速度モーター制御は、柔軟性や信頼性などの他の要因に依存しています。これらの要因によって、障害やオーバーホールによるダウンタイムが回避されます。フラッシュとEEPROMを搭載したMCUは、アップグレードまたは制御プログラムの要件が必要な場合に、再プログラム可能な機能を備えた工業ユーザーの要件を柔軟に解決します。 16KBのフラッシュメモリと256BEEPROMを備えたMCUは、産業環境で必要とされる多くの変更を処理するのに十分なメモリを8ビットMCUに提供します。同様に重要なのは、マイクロチップ社のフラッシュメモリでは、一般的に100万回の消去/書き込みサイクルに耐えられるデータストレージユニットと、40年以上持続可能なデータを持つPMOS電子的に消去可能なユニット処理技術を使用しています。

既存の自動車モーター用途には、モーターを使用して窓およびドアを開閉し、シートを位置決めすることが含まれる。これらのアプリケーションは低頻度で使用されるため、非効率性に敏感ではありませんが、乗用車の温度環境制御やエンジンボックスファンなどの使用率の高いアプリケーションでは、引き続き車の電力消費が制限されます。モータ制御MCUは、環境制御ファンを快適な温度を維持する速度で動作させることにより、ノイズを最小限に抑え、消費電力を低減します。

多くの場合、モータ制御MCUは、CAN（Control Area Network）またはLAN（Local Interconnect Network）を使用してカーネットワークに接続する必要があります。ボディエレクトロニクスでは、低コストのLINプロトコルを使用して、システム全体のコストを削減しました。一部のMCUファミリでは、LIN 1.2をサポートするUSARTモジュールと、スタートビットでの自動ウェイクアップおよびボー検出があります。

制御アルゴリズムがすべての市場セグメントでより複雑になると、デジタル・モーター・コントローラの性能はMCUからDSPレベルに上昇します。デジタル信号コントローラ（DSC）は、ベクトル制御のものを含む、より洗練されたモータ制御設計に、高性能で手頃な価格の設計エンジニアフレンドリーなMCU技術をもたらします。 DSCは最大30MIPSの速度で動作し、フラッシュメモリ専用の周辺機器とモータ制御を最大144KBまで拡張して、より高度な新しいモータ制御アプリケーションに対応します。 DSPとDSCをベースとした電子モーター制御により、家電業界の制御と自動車はより効率的に機能するだけでなく、より多くの機能を提供し、より手頃な価格になります。