利用德州儀器MSPM0系列微控制器實(shí)現(xiàn)高效電機(jī)控制

在快速發(fā)展的電子技術(shù)領(lǐng)域，電機(jī)控制作為一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，對提高能效和優(yōu)化系統(tǒng)性能起著至關(guān)重要的作用。

在剛剛結(jié)束的 2024 年的上海慕尼黑電子展上，德州儀器 MSP HSM 應(yīng)用經(jīng)理 Johnson He 帶來了一場主題為“Arm Cortex-M0+ MCU：精準(zhǔn)滿足客戶需求的電機(jī)控制方案”的精彩演講，深入探討了如何利用德州儀器的 MSPM0 系列微控制器來實(shí)現(xiàn)高效、精準(zhǔn)的電機(jī)控制。

電機(jī)驅(qū)動技術(shù)的無處不在

電機(jī)驅(qū)動技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到我們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷妫鋺?yīng)用場景之廣泛，幾乎觸及了每一個角落。從小巧精致的電動牙刷和美容儀器，到電動工具、電動自行車、電動汽車、工業(yè)機(jī)器人等諸多產(chǎn)品，電機(jī)驅(qū)動技術(shù)以其高效、靈活和可靠的特點(diǎn)，成為現(xiàn)代產(chǎn)品不可或缺的核心部件。在商業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域，電機(jī)驅(qū)動技術(shù)同樣發(fā)揮著關(guān)鍵作用，例如在電梯系統(tǒng)中，它保障了垂直運(yùn)輸?shù)陌踩院托省?/p>

為何選擇 MSPM0 MCU 來實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制？

MSPM0 MCU 是德州儀器為電機(jī)控制應(yīng)用量身定制的低成本、高性能微控制器。它提供多種小封裝尺寸，適應(yīng)不同系統(tǒng)架構(gòu)，包括電機(jī)功率、控制接口和模擬反饋，其優(yōu)化設(shè)計的優(yōu)勢在于：

可擴(kuò)展的產(chǎn)品系列

提供不同 CPU 頻率和封裝選項(xiàng)。

高性能 PWM

三個 PWM 通道支持高達(dá) 200kHz 的 PWM 頻率，滿足了各種電機(jī)控制的嚴(yán)苛需求。

硬件死區(qū)控制

通過可配置的上升和下降延遲時間，生成可調(diào)死區(qū)，增強(qiáng)了電機(jī)控制的穩(wěn)定性和安全性。

快速硬件故障響應(yīng)

小于 100ns 的故障響應(yīng)時間，確保了系統(tǒng)的快速可靠性。

自適應(yīng)故障輸出控制

根據(jù)故障事件或調(diào)試條件靈活配置 PWM 狀態(tài)，提升了系統(tǒng)的適應(yīng)性和靈活性。

霍爾傳感器輸入模式

允許使用 XOR 信號在硬件中計算速度，以減少傳感器解碼的軟件開銷。

使用事件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精確的 ADC 捕獲

計時器是事件通道的發(fā)布者，當(dāng)發(fā)生 LOAD、ZERO 或 CCx 時，它會“發(fā)布”事件。ADC 是事件通道訂閱者，它會“監(jiān)聽”硬件中的計時器時間觸發(fā)設(shè)定好的信息采集動作。

雙向電流檢測

配合 DAC8 和 DAC12 提供的電壓偏執(zhí)，并且直接使用內(nèi)部的 OPA 來實(shí)現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行過程中正負(fù)電流的實(shí)時測量。

MSPM0 MCU 在多樣化電機(jī)控制領(lǐng)域的應(yīng)用策略

通過集成高級控制算法和硬件加速器，MSPM0 MCU 展現(xiàn)了對有刷直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、無刷直流電機(jī) (BLDC) 等多樣化電機(jī)的有效控制。使用具有流行電機(jī)驅(qū)動器解決方案和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的小型、簡化 MSPM0 固件示例，可在 10 分鐘或更短時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。

有刷直流電機(jī)控制：利用各種控制方案、接口和電流檢測（或限制）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用分立式或驅(qū)動器解決方案使 BDC 電機(jī)旋轉(zhuǎn)。

步進(jìn)電機(jī)控制：使用具有 PWM 或控制接口和微步進(jìn)的電流控制步進(jìn)驅(qū)動器控制步進(jìn)電機(jī)，適合實(shí)現(xiàn)高精度、低噪聲應(yīng)用。

BLDC 有傳感器梯形電機(jī)控制：使用適合高扭矩、快速或簡單電機(jī)控制應(yīng)用的三相電機(jī)驅(qū)動器，通過有霍爾傳感器梯形控制快速旋轉(zhuǎn) BLDC 電機(jī)。

MSP 電機(jī)控制 SDK 提供豐富的開發(fā)資源

MSPM0-SDK 提供的資源進(jìn)一步增強(qiáng)了 MSPM0 MCU 在電機(jī)控制領(lǐng)域的應(yīng)用能力。

支持的硬件設(shè)計：使用 MSP 控制板 (LaunchPad) 和電機(jī)驅(qū)動器評估模塊 (EVM)。

成熟穩(wěn)定的軟件：采用硬件抽象層 (HAL)，提供可擴(kuò)展的 MSP 和驅(qū)動程序支持。

易于評估的圖形用戶界面 (GUI)：實(shí)現(xiàn) 10 分鐘內(nèi)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。

TI Resource Explorer 中用戶指南和支持文檔。

通過上述資源，開發(fā)者可以快速開發(fā)和部署電機(jī)控制解決方案。MSPM0 電機(jī)控制的生態(tài)系統(tǒng)，通過與 MSPM0 DriverLib、SysConfig 等工具的無縫集成，為不同類型的電機(jī)控制提供了一個全面、易于使用的開發(fā)平臺。