雅特力AT32 MCU實(shí)現(xiàn)高效電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制應(yīng)用

近年全球提倡發(fā)展工業(yè)自動(dòng)化之際，節(jié)能減碳意識(shí)不斷加強(qiáng)，直流無刷電機(jī)強(qiáng)調(diào)更高的能源轉(zhuǎn)換效率，得到了廣泛的應(yīng)用。電機(jī)控制方案重點(diǎn)在于高速實(shí)時(shí)的控制，AT32 MCU高性能運(yùn)算與實(shí)時(shí)采樣效率賦予了電機(jī)高效工作能力，提升了電機(jī)向量控制精確度，而在三相交流電機(jī)磁場(chǎng)導(dǎo)向控制（field-oriented control，簡(jiǎn)稱FOC）的算法應(yīng)用中，電機(jī)電流為不可或缺的物理量反饋信息。

為滿足精簡(jiǎn)電路、縮小體積與降低系統(tǒng)成本需求，單電阻電流采樣技術(shù)的應(yīng)用日益普及，僅需一個(gè)電流感測(cè)電阻和一個(gè)放大電路，無需額外校正，同時(shí)實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)。AT32 MCU內(nèi)建的高速高性能ADC搭配對(duì)應(yīng)的電流采樣電路，可進(jìn)行單電阻電流采樣，提高采樣精確率，帶來事半功倍的效果，廣泛應(yīng)用于電動(dòng)自行車、滑板車、吹風(fēng)機(jī)、吸塵器、吊扇、空調(diào)風(fēng)機(jī)/壓縮機(jī)等電機(jī)電流為數(shù)十安培以下的設(shè)備，充分滿足各項(xiàng)領(lǐng)域?qū)τ陔姍C(jī)精準(zhǔn)控制需求。

雅特力開發(fā)出一套完整高效的電機(jī)控制生態(tài)系統(tǒng)，提供多系列適用電機(jī)控制的MCU產(chǎn)品型號(hào)，如AT32F413、AT32F421等系列。主流型AT32F413系列采用32-bit ARM? Cortex?-M4F 內(nèi)核，主頻高達(dá)200MHz具有高效處理能力，提供64~256KB Flash和16~64KB SRAM供選擇，具有豐富靈活的外設(shè)，包括1個(gè)USB、2組CAN、1個(gè)SDIO、5個(gè)UART等多種接口供選擇。且提供雙ADC可同時(shí)采樣，當(dāng)執(zhí)行高頻采樣率的快速電流/速度/位置等控制回路計(jì)算時(shí)，使其輕松勝任、游刃有余，同時(shí)保留MCU執(zhí)行余裕，提供其它程序運(yùn)行，如通訊功能等，滿足高速數(shù)據(jù)采集、混合信號(hào)處理、工業(yè)控制與電機(jī)應(yīng)用要求。

為使單電阻電流感測(cè)所需的時(shí)間縮短，近似于多電流傳感器的性能，需搭配高性能的硬件電路與仿真/數(shù)字轉(zhuǎn)換器。雅特力提供超值型AT32F421和AT32F4212系列MCU，120MHz CPU 主頻，16~64KB Flash和8~16KB SRAM，外設(shè)擴(kuò)展了1個(gè)高速軌到軌輸入/輸出仿真電壓比較器，1個(gè)采樣率高達(dá)2Msps的12位高速ADC，轉(zhuǎn)換頻率可高達(dá)28MHz，最短采樣時(shí)間僅54ns，全部轉(zhuǎn)換時(shí)間僅0.5s，非常適用于單電阻電流采樣的驅(qū)動(dòng)器，并可在極短的采樣時(shí)間窗口正確采樣。此外，AT32F4212在AT32F421原有基礎(chǔ)上增加2路運(yùn)算放大器OPA，簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)及降低物料成本；為了降低單電阻電流采樣復(fù)雜度，對(duì)內(nèi)建的PWM位移做了調(diào)整，縮短電流反饋信號(hào)穩(wěn)定時(shí)間與ADC采樣轉(zhuǎn)換時(shí)間。

▲低電壓調(diào)變PWM向量位移示意圖

此外，雅特力提供電機(jī)控制算法函數(shù)庫，包含編碼器、霍爾有感與無感FOC控制相關(guān)函數(shù)，可應(yīng)用三電阻、雙電阻、單電阻等電流反饋方式，以及包含霍爾有感與無感6-step BLDC控制相關(guān)函數(shù)。配置免費(fèi)的電機(jī)監(jiān)控上位機(jī)調(diào)試軟件，友好的UI界面，可實(shí)時(shí)監(jiān)看電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)、狀態(tài)與動(dòng)態(tài)顯示響應(yīng)波形，便于進(jìn)行在線調(diào)試相關(guān)控制參數(shù)。這些功能強(qiáng)大的硬件開發(fā)工具包和易使用的電機(jī)控制算法軟件，從方波驅(qū)動(dòng)到弦波驅(qū)動(dòng)、霍爾傳感器的反饋到無傳感器的反饋，全方位支持工程人員實(shí)現(xiàn)高效電機(jī)向量控制方案。

雅特力專注于32位微控制器研發(fā)與創(chuàng)新，全系列采用ARM? Cortex?-M4高效能或M0+低功耗內(nèi)核，追求卓越的產(chǎn)品質(zhì)量和一流服務(wù)，具有高效能、高穩(wěn)定性與高可靠度的優(yōu)勢(shì)，成功締造M4業(yè)界最高主頻288MHz運(yùn)算效能，且AT32 MCU全系列產(chǎn)品支持工業(yè)級(jí)工作溫度范圍(-40°~105°)，已成功累積多元的終端產(chǎn)品案例，如高速風(fēng)筒、掃/拖地機(jī)、變頻器、工業(yè)縫紉機(jī)、伺服電機(jī)、電競(jìng)周邊產(chǎn)品、斷路器、ADAS、T-BOX、數(shù)字電源、電動(dòng)工具等終端設(shè)備應(yīng)用，廣泛地覆蓋電機(jī)、工控、消費(fèi)、商務(wù)、物聯(lián)網(wǎng)及5G等領(lǐng)域。