BLDC電機驅(qū)動芯片及解決方案

目前不管是工業(yè)自動化領(lǐng)域、汽車領(lǐng)域，還是生活家電領(lǐng)域，各個終端市場對 BLDC 電機控制性能提出了更高的要求。它們不僅需要電機能夠做到高效率和多功能控制，還需要電機在追求高轉(zhuǎn)速的同時實現(xiàn)低噪音低振動的控制效果。

與日俱增的高標準性能要求下，越來越多的高性能 BLDC 電機驅(qū)動控制芯片在市場高需求和性能高標準兩大機遇下涌現(xiàn)。

國內(nèi)很多廠商都相繼推出了 BLDC 電機驅(qū)動芯片及解決方案，在性能上較之國際廠商的驅(qū)動芯片也不落下風(fēng)，并且性價比更高，在技術(shù)支持上國內(nèi)廠商也能及時給予客戶更多的支持。

縱觀國內(nèi) BLDC 芯片市場，F(xiàn)OC 幾乎已成為標配，各家都在應(yīng)用了 FOC 的基礎(chǔ)上集成更多的外設(shè)配置以此來獲得更大的競爭力。

什么是 FOC?

FOC(Field-Oriented Control)，即磁場定向控制，也稱矢量變頻，是目前高效控制無刷直流電機(BLDC)和永磁同步電機(PMSM)的最佳選擇。

FOC 精確地控制磁場大小與方向，使得電機轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)、噪聲小、效率高，并且具有高速的動態(tài)響應(yīng)。目前已在很多應(yīng)用上逐步替代傳統(tǒng)的控制方式，在運動控制行業(yè)中備受矚目。

FOC 的原理

FOC 控制首選需要得到電機轉(zhuǎn)子的位置、電機轉(zhuǎn)速、電流大小等信息作為反饋輸入，需要采集電機相電流，對其進行一系列的數(shù)學(xué)變換和估算算法后得到解耦的易用控制的反饋量。

控制器根據(jù)反饋量與目標值的誤差進行動態(tài)調(diào)節(jié)，最終輸出 3 相正弦波驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動。

FOC 典型控制框圖

有傳感器 FOC/無傳感器 FOC

對于有傳感器 FOC，由于編碼器能反饋電機轉(zhuǎn)子的位置信息，因此控制簡單，但是往往對控制性能要求較高。

對于無傳感器 FOC，在控制中需要通過采集電機相電流，使用位置估算算法來計算轉(zhuǎn)子位置，因此控制難度大。

但是布線簡單，成本低，可靠性高，能夠最大程度上實現(xiàn)高效率、低振動、低噪音以及高響應(yīng)速度等控制目標，所以逐漸成為行業(yè)主流趨勢，多應(yīng)用于風(fēng)機類的場合中。

峰岹科技 BLDC 驅(qū)控芯片

與同行業(yè)企業(yè)通常在通用芯片上用軟件編程(ARM 為主)來實現(xiàn)電機控制算法不同，峰岹科技從底層架構(gòu)上將芯片設(shè)計、電機驅(qū)動架構(gòu)、電機技術(shù)三者有效融合，用算法硬件化的技術(shù)路徑在芯片架構(gòu)層面實現(xiàn)復(fù)雜的電機驅(qū)動控制算法，形成自主知識產(chǎn)權(quán)的電機驅(qū)動控制處理器內(nèi)核ME。

在該技術(shù)下，峰岹科技設(shè)計的芯片可實現(xiàn)電機控制 FOC 算法，6~7us 即可完成一次 FOC 運算，無感 FOC 控制方案的電周期轉(zhuǎn)速可高達 27 萬轉(zhuǎn)。

FU6812/61 系列是一款集成 8051 內(nèi)核和電機控制引擎(ME)的高性能電機驅(qū)動專用芯片，8051 內(nèi)核處理常規(guī)事務(wù)，ME 處理電機實時事務(wù)，雙核協(xié)同工作實現(xiàn)各種高性能電機控制。

其中 8051 內(nèi)核大部分指令周期為 1T 或 2T，芯片內(nèi)部集成有高速運算放大器、比較器、高速 ADC、乘/除法器、CRC、SPI、I2C、UART、多種 TIMER、PWM 等功能，內(nèi)置高壓 LDO，適用于 BLDC/PMSM 電機的方波、SVPWM/SPWM、FOC 驅(qū)動控制。

FU6812L 功能框圖

應(yīng)用場景為無感/有感的 BLDC/PMSM、三相/單相感應(yīng)電機、伺服電機。油煙機、室內(nèi)機、吊扇、落地扇、吸塵器、電吹風(fēng)、工業(yè)風(fēng)機、水泵、壓縮機、電動車、電動工具、航模等。

目前來看，BLDC 電機驅(qū)控芯片行業(yè)技術(shù)向單芯高集成和無感FOC控制的趨勢已經(jīng)很明朗，BLDC 驅(qū)控芯片廠商如何在市場起量的契機下在高效率，低能耗，穩(wěn)定性上取得突破將會是贏得市場的關(guān)鍵。

而作為一家致力于以信息化技術(shù)改善傳統(tǒng)電子產(chǎn)業(yè)鏈服務(wù)模式的產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，華秋電子秉承著“為電子產(chǎn)業(yè)增效降本”的企業(yè)使命，助力峰岹科技 FU6812/61 系列 MCU 落地應(yīng)用，推出了相關(guān) BLDC 方案。

→ FU6812L-11 萬轉(zhuǎn)無刷電機控制板 BLDC 高速風(fēng)筒方案

方案介紹：11 萬轉(zhuǎn)無刷電機控制板，為風(fēng)筒提供核心動力。轉(zhuǎn)速高出普通電機數(shù)倍，輸出颶風(fēng)級動力，提升干發(fā)效率。

方案優(yōu)勢：響應(yīng)快、效率高、噪聲低，成本低。

MCU方案：FU6812

電壓范圍：AC80V-270V

功率范圍：10W-150W

轉(zhuǎn)速范圍：10000RPM-200000RPM

控制方式：三相電機無感 FOC

閉環(huán)方式：功率閉環(huán)，速度閉環(huán)

調(diào)速接口：按鍵調(diào)試

應(yīng)用范圍：可應(yīng)用于新一代噪聲低、高速、體積小 、重量輕的風(fēng)筒機驅(qū)動系統(tǒng)中。

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此外，目前針對 BLDC 領(lǐng)域，華秋電子可為用戶提供從方案設(shè)計到各類元件采購的一站式解決方案，包括 BOM 配單一鍵采購、PCBA 加工。在各特定的細分行業(yè)，華秋電子還推出了如 BLDC 破壁機、抽油煙機、風(fēng)扇吊扇、卷發(fā)棒、高速風(fēng)筒等可量產(chǎn)的全套解決方案，歡迎進入方案中心查看了解更多。

審核編輯：湯梓紅