IC del driver di potenza del motore a vibrazione crea conversazioni intorno ai telefonini grazie all’ottima efficienza e al pacchetto ultrasottile

Ieper, Belgio – 6 settembre 2007 – Le suonerie sono un modo comune di personalizzare il cellulare, il PDA o l’iPhone, ma spesso per notificare discretamente chiamate in arrivo o eventi programmati è necessario un avviso di chiamata a vibrazione. Sfortunatamente l’avviso a vibrazione si è dimostrato una funzionalità “molto assetata di energia”, basata su un motore microminiaturizzato a corrente continua che fa girare un peso eccentrico ad alta velocità. Il lancio di Melexis MLX90283 offre nuove possibilità in termini di impacchettamento ed efficienza di tale dispositivo onnipresente. Questo IC del driver di potenza del motore a vibrazione, monofase e senza spazzole, consente di prolungare la durata di vita della batteria garantendo nello stesso tempo vibrazioni distintamente avvertibili. Può inoltre essere utilizzato in applicazioni di retroazione meccanica o interfaccia aptica nei sistemi di giochi sia portatili che domestici.

Elevata efficienza del motore
L’MLX90283 integra un sensore ad effetto Hall e una circuiteria digitale del driver di potenza in un pacchetto QFN ultrasottile a basso profilo, grazie al nuovo ed esclusivo design “Active Start” destinato a migliorare l’affidabilità di avviamento del motore a vibrazione monofase. La tensione operativa compresa tra 1,8V e 3,6V è particolarmente indicata per le applicazioni alimentate a batteria. I motori a vibrazione, alimentati per la maggior parte a batteria, sono soggetti a severi requisiti in termini di potenza in ingresso. Di fondamentale interesse è inoltre l’ulteriore riduzione del consumo di corrente per il risparmio energetico della batteria, anche se ciò è osteggiato dalla necessità di sistemi ad elevate vibrazioni, ovvero con alte velocità di rotazione. L’MLX90283 applica con successo il principio della “ruota libera” ai motori a vibrazione, sfruttando le caratteristiche del motore monofase. In condizioni normali, un IC del driver di tipo tradizionale alimenta il motore anche quando il momento angolare sinusoidale rettificato si avvicina a zero. Questo fatto è in conflitto con gli obiettivi di gestione della potenza poiché il motore consuma energia non necessaria. L’MLX90283 d’altra parte disattiva le uscite quando il momento angolare si avvicina a zero, ritardando la commutazione successiva grazie ad un “ritardo della ruota libera” di 92μs (tipico). Poiché il dispositivo attiva la “ruota libera” quando il momento angolare è prossimo a zero, la velocità di rotazione rimane immutata. Il sistema intelligente a “ruota libera” dell’MLX90283 consente di ridurre il consumo medio di corrente del motore fino a 10mA, mantenendo inalterata la velocità di rotazione. Questo è alla base dell’elevata efficienza ottenuta con l’MLX90283.

Miglioramento dell’affidabilità di avviamento del motore a vibrazione
Un altro aspetto critico dei motori monofase senza spazzole riguarda la posizione di avviamento sbagliata, problema noto come “punto morto”. Questi semplici motori a corrente continua senza spazzole si avvalgono spesso di un sistema meccanico a dente di arresto denominato piastra dentata per impedire al rotore di arrestarsi sul “punto morto”. Design più piccoli e sottili, come quelli richiesti per i motori a vibrazione, riducono inevitabilmente l’efficienza della piastra dentata. Ciò può determinare un avviamento inaffidabile o una situazione del tipo “rotore bloccato”, impedendo il funzionamento dell’avviso di chiamata a vibrazione. L’MLX90283 invece avverte una situazione di blocco entro 110ms (tipicamente), rilevando il campo magnetico del rotore. Una volta trascorso questo periodo, il dispositivo accede alla modalità “Active Start” applicando una frequenza (tipica) di 55Hz alla bobina del motore. Questa oscillazione elettrica viene convertita in vibrazione meccanica, producendo un rapido movimento avanti e indietro del rotore. I motori a vibrazione monofase sono generalmente ottimizzati per un unico senso di rotazione. La rotazione inversa diminuisce la velocità e aumenta il consumo di corrente. L’MLX90283 “Active Start” fa vibrare il rotore nella direzione diretta 7 volte in più rispetto alla direzione inversa (tipicamente 15,9ms in senso diretto e 2,2ms in senso inverso). Questo è il rapporto ottimale per garantire un avviamento affidabile nella direzione diretta. L’MLX90283 conserva un momento angolare positivo in questo ciclo di funzionamento a 7/8, favorendo quindi il senso di rotazione iniziale e mantenendo le prestazioni del motore come da progettazione. Il dispositivo è operativo in modalità “Active Start” una volta che la rotazione viene rilevata dal sensore Hall nell’IC. L’innovativa tecnologia “Active Start” è stata sviluppata e implementata esclusivamente da Melexis che ha risolto il problema del “punto morto” favorendo così il senso di rotazione iniziale del motore.

Pacchetto
L’MLX90283 è provvisto del Chip Scale Package, la più piccola configurazione IC disponibile. Il CSP permette di risparmiare spazio utile sulla PCB e l’alloggiamento, consentendo integrazioni più piccole. L’ingombro del nuovo pacchetto QFN (Quad Flat No leads) ultrasottile è di soli 3mm2 (1,5 x 2mm), con uno spessore massimo di 0,43mm. Ciò è particolarmente importante nei motori a vibrazione incorporati nei cellulari e in quelle applicazioni dove vi è sempre maggiore richiesta di miniaturizzazione e design ultrasottili.