將最新技術應用在BLDC電機控制設計中

從簡單的家用電器到需要多臺電機的工廠中的先進工業(yè)設備，電機無處不在。技術創(chuàng)新的速度不斷提高，電機的應用越來越多樣化。簡單的直流電機可以通過開關來控制，而電子控制則由 MCU 或 MPU 執(zhí)行，以調整速度、扭矩，在某些情況下還可以精確定位。此外，隨著各個地區(qū)采用節(jié)能法規(guī)，公司必須開發(fā)產品，以實現(xiàn)高效電機控制，同時減少功耗。

由于冠狀病毒大流行，現(xiàn)在越來越多的人在遠程工作并在家里花費更多時間，因此對家用電器的需求已經增加并發(fā)生了變化?？照{換機需求上升，廚房電器銷量代替出行，尤其是高端機品類銷量增加。反過來，電機設備開發(fā)商也面臨著以低成本實現(xiàn)新功能早期上市的挑戰(zhàn)。

瑞薩多年來一直通過開發(fā) MCU 和各種電機控制解決方案來支持這個市場。因為我們知道制造商需要完整的系統(tǒng)以及旨在幫助實現(xiàn)這些苛刻的設計要求的設備，所以瑞薩還一直在創(chuàng)建一個電機控制參考解決方案庫，也稱為成功組合。其中最新的是BLDC 牽引電機驅動設計。

這種新的電機控制獲勝組合圍繞兩個專用電機控制設備構建，即 RA6T2 MCU 和 RAA227063 三相智能 MOSFET 驅動器。這兩款設備完美結合了處理速度和功率效率，非常適合需要小型化的牽引電機，例如用于工廠搬運機器人等的牽引電機。RAA227063 集成了電源管理，直接從電池為驅動器和 RA6T2 供電，從而減小了電路的整體尺寸。可編程 RAA227063 允許設計人員通過簡單地修改 MOSFET 并使用軟件調整壓擺率、死區(qū)時間和柵極驅動來針對不同的功率水平優(yōu)化逆變器功率級。RA6T2 配備豐富的接口選擇，如串行通信、SPI、I2C、

圖 1：牽引電機獲勝組合的 BLDC 電機控制

電機控制的新特色設備

RA6T2 MCU是 RA 系列電機控制專用標準產品 （ASSP） 中的第二款產品，它結合了 Arm? Cortex? M33 CPU、高速閃存和電機控制系統(tǒng)所需的外圍功能。

圖 2：RA6T2 框圖

RA6T2 的一個主要特點是其 CPU 和以 240 MHz 運行的閃存實現(xiàn)的高實時性能。高速緩存對高速 CPU 有效，但在低速閃存訪問的情況下，由于高速緩存未命中懲罰，性能會下降。對于順序程序，預取功能和緩存提供穩(wěn)定的峰值性能。通常，電機控制程序會生成分支指令和中斷，因此訪問閃存是不可避免的，因為會造成未命中懲罰。即使在 RA6T2 中發(fā)生高速緩存未命中并訪問閃存，由于其高速性，性能仍可保持。這對于實時性能至關重要的電機應用來說是一個很大的優(yōu)勢。

圖 3：RA6T2 實時性能

RAA227063是一款高精度、高效率的智能三相驅動器，無需更改硬件即可驅動各種電機配置和電機控制算法，從而簡化 BLDC 電機設計。它可以與任何 MCU 輕松配對，因此客戶可以根據(jù)自己的應用需求擴展 MCU。集成模擬電源組件可節(jié)省電路板空間、降低 BOM 成本并易于調整。

RAA227063 集成了三個半橋智能 MOSFET 驅動器，能夠驅動多達三個 N 溝道 MOSFET 橋，并支持 4.5 至 60V 的橋電壓。每個柵極驅動器通過可編程驅動強度控制支持高達 1A 的拉電流和 2A 的灌峰值驅動電流。實施可調節(jié)和自適應死區(qū)時間以確保穩(wěn)健性和靈活性。有源柵極保持機制可防止米勒效應引起的交叉?zhèn)鲗?，并進一步增強魯棒性。它采用 7 mm x 7 mm 48 引腳 QFN 封裝。

圖 4：RAA227063 框圖和特性

我們還創(chuàng)建了一個電機控制開發(fā)套件，包括用于 3 相 BLDC 電機的電機和逆變器板，以構建一個設計人員可以自行評估電機最新瑞薩電機控制解決方案的環(huán)境。

審核編輯：郭婷