雅特力AT32 MCU實現(xiàn)高效電機驅(qū)動控制應用

近年全球提倡發(fā)展工業(yè)自動化之際，節(jié)能減碳意識不斷加強，直流無刷電機強調(diào)更高的能源轉(zhuǎn)換效率，得到了廣泛的應用。電機控制方案重點在于高速實時的控制，AT32 MCU高性能運算與實時采樣效率賦予了電機高效工作能力，提升了電機向量控制精確度，而在三相交流電機磁場導向控制（field-oriented control，簡稱FOC）的算法應用中，電機電流為不可或缺的物理量反饋信息。

為滿足精簡電路、縮小體積與降低系統(tǒng)成本需求，單電阻電流采樣技術(shù)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(xiàn)過流保護。AT32 MCU內(nèi)建的高速高性能ADC搭配對應的電流采樣電路，可進行單電阻電流采樣，提高采樣精確率，帶來事半功倍的效果，廣泛應用于電動自行車、滑板車、吹風機、吸塵器、吊扇、空調(diào)風機/壓縮機等電機電流為數(shù)十安培以下的設(shè)備，充分滿足各項領(lǐng)域?qū)τ陔姍C精準控制需求。

雅特力開發(fā)出一套完整高效的電機控制生態(tài)系統(tǒng)，提供多系列適用電機控制的MCU產(chǎn)品型號，如AT32F413、AT32F421等系列。主流型AT32F413系列采用32-bit ARM? Cortex?-M4F 內(nèi)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(shè)，包括1個USB、2組CAN、1個SDIO、5個UART等多種接口供選擇。且提供雙ADC可同時采樣，當執(zhí)行高頻采樣率的快速電流/速度/位置等控制回路計算時，使其輕松勝任、游刃有余，同時保留MCU執(zhí)行余裕，提供其它程序運行，如通訊功能等，滿足高速數(shù)據(jù)采集、混合信號處理、工業(yè)控制與電機應用要求。

為使單電阻電流感測所需的時間縮短，近似于多電流傳感器的性能，需搭配高性能的硬件電路與仿真/數(shù)字轉(zhuǎn)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(shè)擴展了1個高速軌到軌輸入/輸出仿真電壓比較器，1個采樣率高達2Msps的12位高速ADC，轉(zhuǎn)換頻率可高達28MHz，最短采樣時間僅54ns，全部轉(zhuǎn)換時間僅0.5s，非常適用于單電阻電流采樣的驅(qū)動器，并可在極短的采樣時間窗口正確采樣。此外，AT32F4212在AT32F421原有基礎(chǔ)上增加2路運算放大器OPA，簡化電路設(shè)計及降低物料成本；為了降低單電阻電流采樣復雜度，對內(nèi)建的PWM位移做了調(diào)整，縮短電流反饋信號穩(wěn)定時間與ADC采樣轉(zhuǎn)換時間。

▲低電壓調(diào)變PWM向量位移示意圖

此外，雅特力提供電機控制算法函數(shù)庫，包含編碼器、霍爾有感與無感FOC控制相關(guān)函數(shù)，可應用三電阻、雙電阻、單電阻等電流反饋方式，以及包含霍爾有感與無感6-step BLDC控制相關(guān)函數(shù)。配置免費的電機監(jiān)控上位機調(diào)試軟件，友好的UI界面，可實時監(jiān)看電機運轉(zhuǎn)參數(shù)、狀態(tài)與動態(tài)顯示響應波形，便于進行在線調(diào)試相關(guān)控制參數(shù)。這些功能強大的硬件開發(fā)工具包和易使用的電機控制算法軟件，從方波驅(qū)動到弦波驅(qū)動、霍爾傳感器的反饋到無傳感器的反饋，全方位支持工程人員實現(xiàn)高效電機向量控制方案。

雅特力專注于32位微控制器研發(fā)與創(chuàng)新，全系列采用ARM? Cortex?-M4高效能或M0+低功耗內(nèi)核，追求卓越的產(chǎn)品質(zhì)量和一流服務(wù)，具有高效能、高穩(wěn)定性與高可靠度的優(yōu)勢，成功締造M4業(yè)界最高主頻288MHz運算效能，且AT32 MCU全系列產(chǎn)品支持工業(yè)級工作溫度范圍(-40°~105°)，已成功累積多元的終端產(chǎn)品案例，如高速風筒、掃/拖地機、變頻器、工業(yè)縫紉機、伺服電機、電競周邊產(chǎn)品、斷路器、ADAS、T-BOX、數(shù)字電源、電動工具等終端設(shè)備應用，廣泛地覆蓋電機、工控、消費、商務(wù)、物聯(lián)網(wǎng)及5G等領(lǐng)域。