面向高效能应用的电机控制主控芯片及解决方案
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电机作为最主要的机电能源转换装置，其应用范围已遍布全球国民经济的各个领域，无论是在人们日常生活中使用的白色家电等家用电器，还是无人飞行器等消费电子产品，以及各类机器人等工业控制产品等方面，都有着极为广泛的应用。在我国供应的电能中有近60%是用于电机运转而消耗，因此降低电机能耗可以有效地提高能源利用率。目前电机也由早期的交流电机转向使用直流无刷电机(BLDC)以提高能效利用率，高效节能是整个电机行业的发展趋势。 基于MCU控制的无刷直流电机消除了刷子磨损和弧形机构，该技术使电机具有更高的效率，更高的转矩-惯量比，更高的速度性能，更低的噪声，更好的热效率和低EMI特性。从而使电机在更低成本下可以更为高效的稳定可靠运行，并从整体上降低了整机成本。
图1： MCU控制的电机典型结构 ——国民技术高效电机控制系列产品Roadmap 针对电机控制应用市场，国民技术有针对性的规划了系列化的芯片产品和解决方案，覆盖高、中、低电机市场应用，具有如下特色和优势: ❶ 具备高性能32位处理器内核，支持硬件乘除法运算，浮点运算，DSP运算指令，实现硬件级高效、快速、准确的指令控制。 ❷ 提供多路高速PWM定时器、模数转换器(ADC)，基于单MCU芯片可实现多个电机的无传感器控制，同时对于有感电机支持编码器输入接口。 ❸ 芯片内置专用比较器(COMP)和运算放大器(OPAMP)，支持内置可编程增益放大模式(PGA)，简化了整机电路系统设计，缩小板内空间、降低成本、提高系统稳定性。 ❹ 内置MOS驱动器，支持高压输入(仅M系列和部分型号支持)
图2：国民技术电机控制MCU Roadmap ——基于N32G455系列MCU的一拖多电机控制解决方案 N32G455系列芯片为已发布的通用增强型处理器，支持FPU及DSP高速的处理能力、集成4个独立的12bitADC、内置4个独立的运算放大器和7个高速模拟比较器，适用于单芯片控制多电机的应用。同时，为了加快用户开发，缩短客户产品上市时间，国民技术提供了包括各类电机控制底层算法、评估板和相关开发文档等全套用户级开发套件和应用指导，开发套件囊括了从基本的直流无刷(BLDC)，到用于高级无传感器定向控制(FOC)、以及有传感器控制等种类齐全的电机解决方案。支持有刷直流电机、步进电机、BLDC、永磁同步电机、交流感应电机和开关磁阻电机等多种电机类型。 N32G455电机系列在应用中，具有如下基础性底层技术优势，革新行业技术演进路线： ❶ 高达4个独立的具有5Msps高速采样速率的12位模数转换器(ADC)，实现单芯片FOC控制两个甚至四个BLDC电机，极大降低多电机应用中的成本控制。 |
