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电机控制器:软硬兼施才能有的放矢

2013-04-18 15:42
科技潮人
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  虽然业界一致看好BLDC,但采用BLDC马达也面临多重挑战,如需要更高级、更复杂的电机控制算法,以及更少的开发成本和更快的开发效率等。“因而需要新的解决方案提供模块化的先进马达控制软件库,最大限度减少软件设计工作(但仍提供可编程的系统控制和通信接口)等。”简文烯表示。吴健鸿也指出,无传感器FOC电机技术虽可带来许多系统优势,但许多行业都因缺乏电机控制系统知识而不得不延迟采用和推广这些技术。

  MCU主角配角两相宜

  电机控制器的走向已呈现分化的趋势,而MCU扮演的角色也“主”“次”有别。

  对于无刷直流电机而言,先进的FOC方案被广泛采用,而这需要优化的MCU和易用软件。虽然电机控制器厂商一致认识到电机的商机和未来走向,但沿袭以往的经验以及差异化的考量,电机控制器的走向已呈现分化的趋势,而MCU扮演的角色也“主”“次”有别。

  飞兆最新开发的集成式电机控制器FCM8531让MCU成为一个“配角”。简文烯介绍,FCM8531的核心是单芯片上集成嵌入式MCU(MCS51)和先进马达控制器(AMC),并通过MSFR实现双方数据交换与存储。其优势在于通过使用预先配置和存储在AMC中的软件库,AMC可以执行FOC和DQ控制等强大算法,MCU仅需要简单的系统控制软件编程,从而实现了最少的软件控制。AMC和MCU均独立工作,可避免系统中断。同时,AMC能实时逐周期电流保护检测PWM信号,并且可在微秒内关断OWM信号以防止系统损坏。“此前飞兆的相关马达控制芯片产品FCM8201/8202有MCU接口,而新的FCM8531正是基于此基础之上,把MCU直接集成到单一芯片之中。”简文烯表示。

  这一设计使得MCU的功能“简化”为马达控制的可配置性选项,比如通信、管理速度控制面板、遥控装置等。“虽然其他厂商推出的MCU是以32位为主,但飞兆从应用角度出发,认为MCU的作用是扩展可配置性和实现差异化,因此采用8位8051核。一般电机MCU单元需要工程师具备软件撰写的能力,飞兆的方案则降低了开发技术门槛,并可大幅缩短开发周期。”简文烯说。简文烯还表示,以后会在控制器中集成更多的AMC,通过开关来控制不同步工作的电机。

  飞兆有些剑走偏峰的意味,而英飞凌却是致力于让基于32位ARM核的MCU作更多的功能集成,以“主角”的身份实现有的放矢的电机控制。英飞凌最新推出基于ARMM0核的XMC1000系列微控制器XMC1300就针对电机控制做了很多优化,并以“32位功能、8位价格”的高性价比来打开市场之门。英飞凌科技股份有限公司工业与多元化市场微控制器部门高级总监StephanZizala表示,XMC1300集成了一个功能强大的捕获/比较单元CCU8和位置接口单元,支持精确的电机位置检测;同时集成协处理器CORDIC,可进行矢量旋转和硬件除法计算,支持无传感器FOC解决方案,从而提高电机运行效率,这是其他基于Cortex-M0的单片机产品所没有的。此外,XMC1300还包含适用于精确测量和PWM硬件同步化的高速12位模数转换器、3个模拟快速比较器以及霍尔传感器和正交编码器接口等先进外设,以实现更高效的电机控制。

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