国民技术通用安全MCU在工业领域的电机控制解决方案.doc

国民技术通用安全MCU在工业领域的电机控制解决方案 具有同样功能和性能特性的 电子元器件可能因为使用场合的不同，在质量、可靠性和工作指标方面有很大的差异，自然价格差别也很大。按照应用等级， 电子 元器件可分为：军工级、汽车级、 工业级，以及民用/商用级。 工作温度范围是区别不同级别电子元器件的主要参数，更宽的温度范围代表着 芯片的各种参数可在工作温度范围内达标且保持稳定。为了达到更宽的工作温度范围，往往需要在 芯片制造工艺、功耗、封装工艺等各方面做出调整和改善。 ●军工级：工作温度一般介于-55℃~+125℃，因为军事和战争环境特别复杂，要求电子设备在很大的温度范围内都能够稳定工作。军工级电子元器件的设计和制造工艺是最精密和先进的，领先民用级 产品10-20年。军工级产品的耐温特性、抗干扰性、耐振能力、稳定性、可靠性、耐过载性以及参数的准确性等，都远胜于其它级别的产品； ●汽车级：工作温度一般介于-40℃~+125℃，因为汽车行驶路况和环境也比较复杂，需要经过一套严格的标准 认证，如ISO/TS 16949标准和AEC系列标准； ●工业级：工作温度一般介于-40℃~+85℃，精密度和价格都比军工级和汽车级稍低，但也必须满足工业环境的稳定可靠性要求，比如精密工业设备就要求电子元器件性能参数有很高的稳定性；?? ●民用/商用级：工作温度一般介于0℃~+70℃， 消费电子、PC和 手机等 电子产品中的元器件都属于这个级别，价格相对便宜，是应用最为广泛的。 ● 微控制器（ MCU）是很多电子设备的“大脑”，其性能、稳定性和可靠性至关重要，当然也有不同的等级区别。我们重点讨论面向工业应用的工业级MCU，看看在 电机控制这一细分应用领域有哪些可供选择的国产工业级MCU 厂商。 针对 电机控制的工业级MCU 工业级MCU在工业领域的应用十分广泛，从工厂自动化和 机器人、电力传输和电网 供电、电器电机控制，到智慧城市和 智能楼宇自动化，各种机电设备和产品的正常运行都离不开执行计算、处理和控制功能的MCU。 从《30家国产MCU厂商综合实力对比》的调查报告中，我们看到2019年中国MCU市场应用主要集中在消费电子、计算机 网络、 汽车电子、 IC卡和工控/医疗等领域。其中 工业控制应用仅占11.2%，相对消费电子和传统计算机网络等应用，其比重还比较小。由此可以推断，国产MCU厂商在工业级MCU市场的投入和销售也相对较弱，这一市场主要还是由 英飞凌、ST、 TI和 瑞萨等国际大厂把控。 对于电机驱动系统的设计，首先要做到准确控制，比如控制位置、扭矩和速度都需要实时电机控制的 信号处理。此外，效率、可靠性和使用寿命等系统需求都对MCU及相关元器件提出了很高的要求。在面向白色家电、园林电动工具以及电动车等应用的电机驱动控制中，我们注意到有几家国产MCU厂商在积极推动各自的解决方案。现挑选两家公司的 电机控制方案，供感兴趣的朋友参考。 国民技术通用安全MCU在工业领域的电机控制解决方案 在工业电机控制领域，提高能效、改善控制精度、最大程度降低噪声，以及先进的控制技术是行业发展的重点。国民技术的电机控制系列MCU具有如下特点： ●集成4个独立、具有5Msps高速采样速率的12位 模数转换器（ ADC），实现单芯片以FOC方式控制两个（甚至四个） BLDC电机，可极大降低多电机应用中的成本控制。 ● 硬件级电机控制脉宽调制，最小脉宽低至6.9ns，具有更高的电机控制精度，能够实现电机精确调教和稳定运行。 ●片内集成 模拟 运算放大器、模拟比较器及12位 数模转换器（ DAC），更高的集成度可提升系统稳定性，并进一步降低BOM成本。 ●片内紧密 耦合存储器，实现快速的存储器访问和调度。 ●内置10余种密码 算法硬件加速引擎，提供硬件级的程序Flash分区保护机制，可实现对核心算法的分区存储和加密保护、核心代码分区访问、程序的安全启动等有关知识产权的保护措施，实现零附加成本防抄板、防篡改、防窃取。 在电机控制领域，国民技术三大系列MCU主要应用于如下场景： ●N32G455xx系列：面向高性能多FOC电机应用，比如空调室外机、机器人关节、AGV搬运车、智能电动轮椅等单芯片多电机应用场景； ●N32G435xx系列：面向高性价比电机应用，比如电动自行车、电动摩托车、洗衣机、 高精度伺服 控制系统和工业风机等； ●N32G032xx系列：针对低成本电机应用，比如冰箱、电动工具、吸尘器、油烟机等。 中微半导体吸尘器电机控制方案 针对吸尘器应用，中微半导体推出了以微 控制器CMS32M57xx为主控的FOC应用解决方案，其中MCU主要用于吸尘器的电机控制。 这种吸尘器电机控制方案有如下