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，以實現高效電機控制，同時減少功耗。

由于冠狀病毒大流行，現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。空調換機需求上升，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В⑦M一步增強魯棒性。它采用 7 mm x 7 mm 48 引腳 QFN 封裝。