你可能知道，電機控制應用已經使用MCU多年，但你可能不知道，用於電機控制的非常早的MCU實際上是針對功率逆變器產業市場，設計的直流電源轉換為AC曾經認為波形輸出功能的脈衝寬度調製(PWM)已解決電機控制的設計潛力，事情迅速起飛。今天，單片機用於幾乎所有的電機控制應用的想像;和在所附的電源模塊，採用新的控制演算法和功率因數校正，電機效率明顯提高。

　　隨著對電機相關能源的估計佔全球能源使用率的20%以上，很容易看出提高效率是所有新電機控制設計的一個主要重點。然而，這些新演算法比傳統方法複雜得多，因此MCU製造商已經創建了完整的開發包和參考設計，以加快這些重要應用程序的開發。本文將回顧最近推出的馬達控制開發工具包的示例，以便為您選擇適合下一應用程序的工具包提供一個堅實的背景。

　 開始的好地方

　　你可能不知道，但你開始尋找你的下一個設計合適的開發工具的好地方與凱利訊半導體的參考設計庫。如圖1所示，該庫是由目標應用程序組織的，如AC/DC、DC / DC轉換、音頻放大器、能量採集、照明和電機控制。如果您選擇一個應用程序，如馬達控制項，則會出現過濾器窗口，如圖右側所示，您可以在搜索過程中指定幾個列項。例如，如果你想要一個具有過流保護和功率因數校正你將會得到很多點擊來自德克薩斯儀器，晶元顯示包的三相感應電機的電機控制參考設計，和意法半導體。您可以查看工具包的特性、數據表和用戶指南的摘要，以便為應用程序找到合適的組件。我們現在使用的凱利訊半導體參考設計庫中探討一些常見的電機控制應用的有效工具。

　　凱利訊半導體的參考設計庫的搜索功能(點擊圖像尺寸)

　　 圖1：凱利訊半導體的參考設計庫的搜索功能–電機控制。(凱利訊半導體提供)

　　電機控制開發包的各種應用

　　由於各種各樣的電機控制應用和演算法，一些開發工具包服務於多個目標系統。您可能希望選擇一個針對多類型電機的參考設計，以備考慮幾種不同的設計，並嘗試使用每個相同的MCU來利用開發成本。使用挖掘鍵參考設計庫，您可以選擇多種類型的電動機，並查看哪些工具包可以支持所有這些類型。例如，通過觀察三相無刷直流電機和三相永磁同步電機，你可以找到兩種應用的目標。讓我們更詳細地看一看。

　　Microchip的dspicdem mchv開發系統的目的是為無刷直流快速評估和開發(BLDC)電機，永磁同步電機(PMSM)，交流感應電機(ACIM)感測器或無感測器運行。該系統可以配置不同的方式使用Microchip的電機專用控制系統，並提供安裝選項模塊連接在一個28引腳SOIC器件或通用的100針插頭(PIM)。

　　的dspicdem系統三相電源模塊裝置，包括電機逆變器和柵極驅動電路。該電路驅動無刷直流電機，永磁同步電機，變頻電機或使用不同的控制技術，無需任何額外的硬體。它還具有功率因數校正(PFC)電路，為面向效率的電機控制應用提供一個完整的解決方案。圖2顯示了與工具箱相關的硬體，在左邊顯示，右邊的方框圖顯示了系統的主要組件——左側的PFC功率模塊和右側的電機控制模塊。

　　晶元dspicdem mchv電機控制開發套件的圖像

　 　圖2：晶元dspicdem mchv電機控制開發套件。(微晶元提供)

　　逆變器的額定連續輸出電流為6.5 A(rms)。這允許高達2千伏安輸出時，運行從208 V到230 V單相輸入電壓在最高30°C的環境溫度環境。因此，該系統非常適合運行高達1.4千瓦(1.8馬力)額定值或略高額定工業伺服電機的標準三相感應電動機。功率模塊能夠驅動其他類型的電動機和不超過最大功率限制的電力負荷，主要是感應的。此外，單相負載可以驅動使用一個或兩個逆變器輸出。該裝置能夠從90 V到最多265 V的操作。

　　請注意，dsPIC DSC單片機參與電機控制而設計的PFC部分。PFC PWM輸出、故障檢測和響應從dsPIC單片機與功率效率要求的簡化設計提供了豐富的信息。這兩個模塊被設計成獨立的板，便於使用圖表、板布局和物料清單來定製。強大的外殼帶來了所有標準介面的關鍵介面——USB、RS-232和程序/調試、感測器、開關、LED和三相逆變器橋連接器——使開發系統成為電機控制設計原型的理想測試平台。

步進電機控制器

　　步進電機的控制使用一種簡單的演算法，因此可以使用一個專門的外圍設備來實現，該外圍設備集成了更多的模擬和功率控制電路，而通常是用微控制器實現的。例如，當搜索在凱利訊半導體的參考設計庫的步進電機參考設計德克薩斯儀器drv8818evm雙極步進電機控制器參考設計出現。該參考設計特徵的drv8818步進電機控制器，集成了微索引邏輯和兩個N溝道功率MOSFET的H橋驅動。一個簡單的步驟/方向介面允許輕鬆連接控制器電路。引腳允許配置電機在全，半，四分之一，或第八步模式。衰減模式和PWM關斷時間是可編程的。

　　評價模塊的硬體，圖3左側所示，可以通過USB電纜與PC控制和評價與實際電機測試系統的操作drv8818連接。基於PC的控制軟體有一個簡單易用的圖形用戶界面(GUI)，如圖3所示，允許用戶進行更改，以控制諸如啟動速度、期望速度、停止速度、步長設置和加速率等參數。對電機的影響可以立即確定，並最終設計中使用的最佳設置。

　　德克薩斯儀器drv8818步進電機控制器的圖像

　 　圖3：德克薩斯儀器drv8818步進電機控制器參考設計。

　　GUI控制系統，主機上的PC，通常包括大多數電機控制評估套件和參考設計。它們加速了對各種應用程序的目標系統進行評估的過程，並且經常包括可以作為更廣泛的測試或開發環境的一部分的最終設計中使用的代碼。尋找具有代碼庫的工具包，既可以用於電機控制，也可以用於測試，以便在設計上獲得最大的啟動。

高性能電機控制

　　價格凱利訊半導體的參考設計庫甚至支持基於功率級設計搜索。例如，尋找一個1千瓦的功率設計將打電話給意法半導體steval-ihm025v1演示套件(現已廢棄)。這個工具箱，如圖4所示，非常健壯，正如你所期望的，它能支持多達1千瓦的馬達。

　　公司的1000瓦的電機控制盒的圖像

　 　圖4：意法半導體的1000瓦的電機控制盒。(由凱利訊半導體電子提供)

　　該試劑盒通常用於與意法半導體的評估板連接，與ihm025v1作為電源和電源模塊的外部電機處理整體控制功能。評估板作為供應商的STM32的磁場定向控制(FOC)的一個方便的目標，電機控制固件文庫。該庫提供了需要創建自己的FOC電機控制設計的高級演算法和底層驅動。這種增加的開發工具包可以是至關重要的，特別是電機控制演算法是非常複雜的。一個關鍵的功能，可以簡單地指定要創建的生產就緒的代碼關鍵參數庫可以在只提供示例代碼，留給設計師「填補空白」的開發和測試自己的程序提供了一個參考設計節省了大量的時間。尋找一個電機控制庫為最有效和最強大的實現參考設計元素。

　　總之，正如我們已經看到的凱利訊半導體的參考設計庫是工程師們希望得到一個電機控制設計項目開始，一個強大的工具。


推薦閱讀：
相关文章