近年全球提倡發展工業自動化之際,節能減碳意識帶動強調能源轉換高效率的直流無刷馬達得以廣泛應用。馬達控制方案重點在於高速即時的控制,AT32 MCU高性能運算與即時採樣效率賦予馬達高效工作能力,提升馬達向量控制精確度,而在三相交流馬達磁場導向控制(field-oriented control;FOC)的演算法應用中,馬達電流為不可或缺的物理量回授資訊。
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AT32 MCU內建高速高性能ADC搭配對應的電流採樣電路,可進行單電阻電流採樣,提高採樣精確率。(source:雅特力) |
為滿足精簡電路、縮小面積與降低系統成本需求,單電阻電流採樣技術的應用日益普及,僅需一個電流感測電阻和一個放大電路,無需額外校正,同時實現過流保護。AT32 MCU內建的高速高性能ADC搭配對應的電流採樣電路,可進行單電阻電流採樣,提高採樣精確率,可應用於電動兩輪車、滑板車、吊扇、空調風機/壓縮機等馬達電流為數十安培以下的設備等各種應用的精準控制需求。
雅特力開發出一套完整高效能的馬達控制生態系統,提供適用馬達控制MCU產品,如AT32F413、AT32F421等系列。主流型AT32F413系列採用32位元ARM Cortex-M4F內核,主頻高達200MHz具有高效處理能力,提供64~256KB Flash和16~64KB SRAM供選擇,具有豐富靈活的外設,包含1個USB、2組CAN、1個SDIO、5個UART等多種介面提供選擇,並且提供雙ADC可同時採樣,當執行高頻取樣速率的快速電流/速度/位置等控制回路計算時遊刃有餘,同時保留MCU執行餘裕,提供其他程式運作,例如通訊功能等,滿足高速資料獲取、混合訊號處理、工業控制與馬達應用要求。
為使單電阻電流感測所需的時間縮短,近似於多電流感測器的性能,需搭配高性能的硬體電路與模擬/數位轉換器。雅特力提供超值型AT32F421和AT32F4212系列MCU,120MHz CPU 主頻,16~64KB Flash和8~16KB SRAM,外設擴展1個高速軌到軌電壓比較器,1個取樣速率高達2Msps的12位元高速ADC,轉換頻率可高達28MHz,最短採樣時間僅54ns,全部轉換時間僅0.5ms,適用於單電阻電流採樣的驅動器,並可在極短的採樣時間窗口正確採樣。AT32F4212在AT32F421原有基礎上增加2路運算放大器OPA,簡化電路設計及降低物料成本;為了降低單電阻電流採樣複雜度,調整內建的PWM位移,縮短電流回授訊號穩定時間與ADC採樣轉換時間。
此外,雅特力提供馬達控制演算法函式程式庫,可應用三電阻、雙電阻、單電阻等電流回授方式,以及包含霍爾有感與無感6-step BLDC控制相關函數。配置免費的電機監控上位機軟體,友好的UI介面,可即時監看馬達運轉參數、狀態與動態顯示回應波形,便於進行線上調試相關控制參數。這些硬體開發套件和易使用的馬達控制演算法軟體,從方波驅動到弦波驅動、霍爾感測器的回授到無感測器的回授,全方位支持工程人員實現高效馬達向量控制方案。
雅特力32位微控制器全系列採用ARM Cortex-M4高效能或M0+低功耗內核,AT32 MCU全系列產品支援工業級工作溫度範圍(-40°~105°),已成功累積多元的終端產品案例,如高速吹風機、掃/拖地機、變頻器、工業縫紉機、伺服電機、電競週邊產品、斷路器、ADAS、T-BOX、數位電源、電動工具等終端設備應用。