【導讀】電機控制目前正在從傳統的通用或交流電機設計轉換到更為成熟的無刷直流(BLDC)電機或永磁同步電機(PMSM)設計。為了幫助設計人員降低成本和減輕軟件負擔,Fairchild開發出高效無刷直流電機控制設計方案——FCM8531。
在進行電機控制設計時,如果設計人員不能有效獲得高級、復雜的電機控制算法,不管選擇傳統的通用或交流電機設計,還是更為成熟的無刷直流(BLDC)電機或永磁同步電機(PMSM)設計都具有挑戰性。 這可能會導致巨大的研發資源支出及更長的設計時間。
為幫助設計人員應對這些成本和軟件負擔,飛兆半導體公司開發了 FCM8531 模擬及數字集成式電機控制器。 FCM8531 是一款定制的可配置解決方案,配有幫助電機控制設計人員縮短上市時間且最小化軟件設計工作的用戶指南、參考設計和評測板。
【方案特色】
單芯片設計中的并行處理器
FCM8531是一款三相混合 BLDC/PMSM 控制器,具有兩個并行處理器 - 一個先進的電機控制器(AMC)和一個嵌入式微控制器(MCU)。該產品針對復雜的電機控制應用,提供了一個完整的單芯片解決方案。 這兩個核心處理器獨立工作,但通過有助于避免系統掛機并增強硬件保護的內部通信接口協作進行數據交換。FCM8531通過其集成式硬件控制器和 MCU 接口管理功能最大限度地減少軟件負擔,并實現了更高效且快速的負載響應電機系統。
實現簡化功能的定制設計
AMC 能夠適用各種電機設計,使用可配置和存儲的飛兆半導體庫執行功能強大的算法,如正弦波控制、磁場定向控制(FOC)及直接正交(DQ)控制},以提供高 性能電機控制功能。 與 AMC 配對使用的 MCU 接口使用戶能輕易改變寄存器的值,滿足不同電機操作流程及特點的要求。 該器件非常適合于解決無速度傳感器風扇應用中的啟動抖動,以及各種風扇和泵應用中的噪音和低效率問題。FCM8531具有多種硬件保護功能,如過壓保護和 過流保護。其設計考慮及提供對所有故障模式的快速響應,同時嵌入式 MCU 可輕易地實現額外功能。
易于使用的開發工具
飛兆半導體的電機控制開發系統(MCDS)由一個集成開發環境(IDE)和一個 允許工程師配置 AMC 并為 MCU 開發代碼的 MCDS 編程工具組成。 該系統與處理核心一起提供一個集成式軟件工程平臺,有利于快速開發電機控制程序。 MCDS-IDE 易于使用并完善了設計目標時間表。當與 MCDS 編程工具套件一起使用時,可快速完成代碼編程,從而可實時調整電機運行信號。
【系統方塊圖】
FCM8531集成了先進馬達控制器(AMC)和一個51兼容的MCU,其中 AMC為一個基于硬件的馬達控制器加一個可配置為數種專用馬達控制算法的可配置處理內核組成,用于實現馬達控制,而MCU部分實現流程控制和通信接口的 功能,向AMC提供馬達控制指令,執行馬達控制動作,并且管理外部通信接口。
該架構的優勢在于:最少的軟件工作,由于飛兆在AMC的軟件庫中配置和存儲了大 量軟件庫,AMC可執行FOC和DQ控制等算法,MCU僅需簡單的系統控制軟件編程;可靠性高,AMC和MCU獨立工作,避免系統中斷;性能穩 健,AMC內置硬件實時保護功能,可實時檢測PWM信號,并可在微秒內關斷PWM信號防止系統損壞; AMC 能夠適用各種電機設計,使用可配置和存儲的飛兆半導體庫執行功能強大的算法,如正弦波控制、磁場定向控制(FOC)及直接正交(DQ)控制},以提供高 性能電機控制功能。與 AMC 配對使用的 MCU 接口使用戶能輕易改變寄存器的值,滿足不同電機操作流程及特點的要求。
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圖1.系統方塊圖
【規格說明】
飛兆半導體還為電機控制開發配備了易于使用的開發工具——電機控制開發系統 (MCDS),由一個集成開發環境(IDE)和一個允許工程師配置 AMC 并為 MCU 開發代碼的 MCDS 編程工具組成。 該系統與處理核心一起提供一個集成式軟件工程平臺,有利于快速開發電機控制程序。 MCDS-IDE 易于使用并完善了設計目標時間表。當與 MCDS 編程工具套件一起使用時,可快速完成代碼編程,從而可實時調整電機運行信號。
飛兆為可配置的AMC部分提供了針對不同應用而設計的軟件庫,供用戶輕松實現產品設計,目前可提供的軟件庫包括速度積分、滑動模式和霍爾接口,可覆蓋80%的市場應用,所以FCM8531除了可以應用于家用電器中的小電機控制也可以用于大電流的工業電機控制之中。