將最新技術(shù)應(yīng)用在BLDC電機(jī)控制設(shè)計中

從簡單的家用電器到需要多臺電機(jī)的工廠中的先進(jìn)工業(yè)設(shè)備，電機(jī)無處不在。技術(shù)創(chuàng)新的速度不斷提高，電機(jī)的應(yīng)用越來越多樣化。簡單的直流電機(jī)可以通過開關(guān)來控制，而電子控制則由 MCU 或 MPU 執(zhí)行，以調(diào)整速度、扭矩，在某些情況下還可以精確定位。此外，隨著各個地區(qū)采用節(jié)能法規(guī)，公司必須開發(fā)產(chǎn)品，以實現(xiàn)高效電機(jī)控制，同時減少功耗。

由于冠狀病毒大流行，現(xiàn)在越來越多的人在遠(yuǎn)程工作并在家里花費更多時間，因此對家用電器的需求已經(jīng)增加并發(fā)生了變化。空調(diào)換機(jī)需求上升，廚房電器銷量代替出行，尤其是高端機(jī)品類銷量增加。反過來，電機(jī)設(shè)備開發(fā)商也面臨著以低成本實現(xiàn)新功能早期上市的挑戰(zhàn)。

瑞薩多年來一直通過開發(fā) MCU 和各種電機(jī)控制解決方案來支持這個市場。因為我們知道制造商需要完整的系統(tǒng)以及旨在幫助實現(xiàn)這些苛刻的設(shè)計要求的設(shè)備，所以瑞薩還一直在創(chuàng)建一個電機(jī)控制參考解決方案庫，也稱為成功組合。其中最新的是BLDC 牽引電機(jī)驅(qū)動設(shè)計。

這種新的電機(jī)控制獲勝組合圍繞兩個專用電機(jī)控制設(shè)備構(gòu)建，即 RA6T2 MCU 和 RAA227063 三相智能 MOSFET 驅(qū)動器。這兩款設(shè)備完美結(jié)合了處理速度和功率效率，非常適合需要小型化的牽引電機(jī)，例如用于工廠搬運(yùn)機(jī)器人等的牽引電機(jī)。RAA227063 集成了電源管理，直接從電池為驅(qū)動器和 RA6T2 供電，從而減小了電路的整體尺寸?？?a target="_blank">編程 RAA227063 允許設(shè)計人員通過簡單地修改 MOSFET 并使用軟件調(diào)整壓擺率、死區(qū)時間和柵極驅(qū)動來針對不同的功率水平優(yōu)化逆變器功率級。RA6T2 配備豐富的接口選擇，如串行通信、SPI、I2C、

圖 1：牽引電機(jī)獲勝組合的 BLDC 電機(jī)控制

電機(jī)控制的新特色設(shè)備

RA6T2 MCU是 RA 系列電機(jī)控制專用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品 （ASSP） 中的第二款產(chǎn)品，它結(jié)合了 Arm? Cortex? M33 CPU、高速閃存和電機(jī)控制系統(tǒng)所需的外圍功能。

圖 2：RA6T2 框圖

RA6T2 的一個主要特點是其 CPU 和以 240 MHz 運(yùn)行的閃存實現(xiàn)的高實時性能。高速緩存對高速 CPU 有效，但在低速閃存訪問的情況下，由于高速緩存未命中懲罰，性能會下降。對于順序程序，預(yù)取功能和緩存提供穩(wěn)定的峰值性能。通常，電機(jī)控制程序會生成分支指令和中斷，因此訪問閃存是不可避免的，因為會造成未命中懲罰。即使在 RA6T2 中發(fā)生高速緩存未命中并訪問閃存，由于其高速性，性能仍可保持。這對于實時性能至關(guān)重要的電機(jī)應(yīng)用來說是一個很大的優(yōu)勢。

圖 3：RA6T2 實時性能

RAA227063是一款高精度、高效率的智能三相驅(qū)動器，無需更改硬件即可驅(qū)動各種電機(jī)配置和電機(jī)控制算法，從而簡化 BLDC 電機(jī)設(shè)計。它可以與任何 MCU 輕松配對，因此客戶可以根據(jù)自己的應(yīng)用需求擴(kuò)展 MCU。集成模擬電源組件可節(jié)省電路板空間、降低 BOM 成本并易于調(diào)整。

RAA227063 集成了三個半橋智能 MOSFET 驅(qū)動器，能夠驅(qū)動多達(dá)三個 N 溝道 MOSFET 橋，并支持 4.5 至 60V 的橋電壓。每個柵極驅(qū)動器通過可編程驅(qū)動強(qiáng)度控制支持高達(dá) 1A 的拉電流和 2A 的灌峰值驅(qū)動電流。實施可調(diào)節(jié)和自適應(yīng)死區(qū)時間以確保穩(wěn)健性和靈活性。有源柵極保持機(jī)制可防止米勒效應(yīng)引起的交叉?zhèn)鲗?dǎo)，并進(jìn)一步增強(qiáng)魯棒性。它采用 7 mm x 7 mm 48 引腳 QFN 封裝。

圖 4：RAA227063 框圖和特性

我們還創(chuàng)建了一個電機(jī)控制開發(fā)套件，包括用于 3 相 BLDC 電機(jī)的電機(jī)和逆變器板，以構(gòu)建一個設(shè)計人員可以自行評估電機(jī)最新瑞薩電機(jī)控制解決方案的環(huán)境。

審核編輯：郭婷