雅特力AT32 MCU高效實現電機驅動控制應用

2023 年 09 月 20 日

近年全球提倡發展工業自動化之際,節能減碳意識不斷加強,直流無刷電機強調更高的能源轉換效率,得到了廣泛的應用。電機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, FOC)的演算法應用中,電機電流為不可或缺的物理量回授資訊。

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,帶來事半功倍的效果,應用於電動兩輪車、滑板車、吹風機、吸塵器、吊扇、空調風機/壓縮機等電機電流為數十安培以下的設備,滿足各種應用領域對於電機精準控制需求。

雅特力開發出一套完整高效的電機控制生態系統,提供多系列適用電機控制MCU產品型號,如AT32F413、AT32F421等系列。主流型AT32F413系列採用32位元ARM Cortex-M4F內核,主頻達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等多種接口供選擇,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,使其輕鬆勝任,同時保留MCU執行餘裕,提供其它程式運作,如通訊功能等,滿足高速資料獲取、混合訊號處理、工業控制與電機應用要求。

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,需要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,外設擴展了1個高速軌到軌電壓比較器,1個取樣速率達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,對內建的PWM位移做了調整,縮短電流回授訊號穩定時間與ADC採樣轉換時間。

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