編者按:隨着經濟的發展,工業、家電領域對電機的需求逐漸增長,國家也積極推出相關的政策與標準。鑑此,郵寄香港特別策劃《電機控制技術專題》,期在工程師設計較為常見的電機控制領域,如MCU、電機驅動等方案中提供有價值的參考。

《智能電錶技術專題》調查問卷

廠商MCU方案比較

MCU方案

今天,MCU技術的最近發展允許電機能在更低的成本下更高效地運行。在某些市場上,這能加快從機電向電子控制的轉變,從而能實現變速電機控制以優化電機的工作效率,並在器件的層面上降低所有應用的成本。家用電子設備中的電子電機控制要求、工業和汽車市場促進了對具有先進的電機控制外設的MCU的需求。

MCU方案總結

各家電機MCU方案中,均已32位和16位微控制器為主,其中德州儀器和飛思卡爾的MCU產品種類最齊全,C2000系列芯片與Kinetis系列芯片更是德州儀器和飛思卡爾主推的電機控制MCU產品。

廠商TI飛思卡爾英飛凌ST微芯
32位

TMS320F280200DA
主頻:40MHz
定時器:3x32Bit GP,1 WD
PWM:8Ch
FLASH:16K Words
ADC:12-Bit
I2C:1
SPI:1
UART(SCI):1
GPIO:20
價格:2.15$| 1ku

MVF30NN151CKU26
內核:ARM Cortex A5
定時器:電機控制/通用定時器、週期中斷定時器、低功耗定時器、MAC接口IEEE 1588定時器
RAM:1.5MB
GPIO:37
價格:10000@62.25 ¥each

XMC4500-F100K1024
內核:ARM Cortex-M4
主頻:120MHz
RAM:160KB
DMA:12Ch
接口:UART、SPI、I2S、I2C
定時器、PWM、Delta-sigma調解器、Position接口等多種組合
價格:6.55 € |1 Ku

STM32L051C6
內核:ARM Cortex-M0
主頻:32MHz
FLASH:32KB
定時器:5X16位(IC/OC/PWM),2xWD,RTC,System
ADC:10x12Bit
RAM:8 KB
價格:

——
16位

MSP430F2616
主頻:16MHz
定時器:1 16-bit (3CCR),1 16-bit(7CCR),1WD/Interva
FLASH:92K Words
ADC:8Ch,12-Bit
I2C:2
SPI:2
GPIO:48
DMA:3
價格:5.85 $| 1ku

MC56F8006
主頻:32MHz
定時器:1個16位雙通道定時器(輸入捕捉、PWM、週期、中斷)
FLASH:16KB
RAM:2KB
ADC:32Ch x 16Bit
GPIO:13
價格:10000 @10.58¥ each

————

dsPIC33EP512MU810
CPU處理速度:70MIPS
引腳數:100
定時器:4x32Bit
UART:4
SPI:4
I2C:2
RAM:53248 Bytes
FLASH:512KB
價格:2.24$

8位——

MC9S08PA16VLD
總線頻率:16MHz
定時器:2定時器模塊,可配置為輸入捕捉、輸出比較。PWM模式
FLASH:16KB
ADC:12Ch,12-Bit
I2C:1
SPI:1
SCI:2
GPIO:37
價格:5.85 10000 @ 5.00 ¥each

————

PIC12F1822
CPU處理速度:8MIPS
引腳:8
RAM:128KB
定時器:2x8 Bit 1x16 Bit
UART:1
SPI:1
I2C:1
FLASH:3.5KB
價格:5.66¥每片

廠商驅動方案比較

驅動方案

在家用及工業應用中,一個電機系統通常都會帶有幾個驅動模塊,驅動電路的性能很大程度上影響着整個電路系統的工作狀態。在很多應用場合,都要求電機具有高效、可靠、節能以及低成本等性能,而如今電機驅動設備的功耗常常佔整個系統功耗的三分之二,所以開發更節能高效的電機驅動系統勢在必行。

驅動方案總結

目前,TI、飛思卡爾、英飛凌、ST、微芯幾家廠商電機驅動方案多采用MOS管橋式PWM脈寬調製。隨着技術的發展MOS官的橋式驅動芯片會逐漸凸顯出其優勢,但其功耗大的弊端也不能忽視。

廠商TI飛思卡爾英飛凌ST微芯
驅動方案

三相無刷前置驅動:
DRV8301:
Vs:4V~60V
工作温度:(C):
-40~125
灌電流:2.3A
拉電流:1.7A
控制方式:PWM
價格:2.50$ | 1ku
MOSFET 驅動器:
TPS2816:
Vcc:4V~14V
輸出電流峯值:2A
工作温度(C):
-40~125
上升時間:14ns
下降時間:14ns
價格:0.755$ | 1ku

功率模塊驅動器:
MC33937:
3個高邊FET預驅動器
3個低邊FET預驅動器
輸入電壓:8.0V~40V
柵極驅動:>1.0A
電力驅動:
MPC17510:
單片集成H橋
200kHz的PWM控制輸入頻率
工作温度(C):-30~65
輸入電壓:2V~15V
導通電阻:0.55Ohm
輸出電流:1A(DC)~3A

伺服與步進電機驅動:
TLE4205:
輸出電流:-1A~1A
工作温度:-40~150
供電電壓:-0.3V~15V
集成全橋驅動器:
TLE5205G:
工作温度:-40~150
輸出電流峯值:6A
PWM頻率:25kHz
提供低靜態電流模式

標準功能電機驅動
L99MD01:
最大輸出電流:1A
控制:PWM
工作電壓:3.0V~5.3V
功率級
L6384E:
操作温度:-40~125
輸入電壓:11.5V~17V
最大轉換頻率:400KHz

3相BLDC電機驅動
MCP8024:
工作温度:-40~150
控制:PWM
輸入電壓:6V~40V
輸出電流峯值:0.5A(12V)
全橋驅動器
MTS2916A:
工作電壓:10V~40V
工作温度:-40~105
控制:PWM

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電機控制,MCU、DSP還是FPGA?

不同應用對電機控制器的要求有很大區別。目前市場上的控制器/驅動器解決方案各有千秋,包括了針對特定簡單應用的標準控制器/驅動器,以及採用外部緩衝柵極驅動器和功率級的MCU、DSP和FPGA。

MCU是目前市場上的主流控制方案,適用於高、中、低端電機控制;DSP數據處理能力較強、運算速度快,一般適用於高端複雜的電機系統,但是依賴於軟件算法的成熟性和穩定性;FPGA通過集成邏輯電路及專用電機驅動,能夠很好地適用於定製化的電機系統,但是在電機的通用控制性略有不足。【郵寄香港】

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