電機(jī)（Electric machinery，俗稱“馬達(dá)”）是依據(jù)電磁感應(yīng)定律，實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置，其主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，為用電器或各類機(jī)械提供動力。

電機(jī)作為工業(yè)世界的動力之源，幾乎用于所有電子設(shè)備。據(jù)不完全統(tǒng)計，全球電力消耗的50%來自電機(jī)，尤其是工業(yè)用電中，約60%的電力被電機(jī)消耗。

電機(jī)種類繁多，應(yīng)用紛繁復(fù)雜。電機(jī)與人們生活息息相關(guān)，廣泛應(yīng)用到吹風(fēng)機(jī)、掃地機(jī)、吸塵器、冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)等大小家電，以及電動自行車、電動滑板、平衡車等騎行車輛。同時覆蓋發(fā)電、制造和運輸?shù)裙I(yè)領(lǐng)域，包括泵、機(jī)床、壓縮機(jī)等應(yīng)用場景。而在車用電機(jī)領(lǐng)域，從電動車窗、天窗、后備箱，到水泵、油泵、HVAC，EV主電機(jī)，電機(jī)都發(fā)揮著重要作用。

作為動力源，電機(jī)的工作環(huán)境非常惡劣，常常需要經(jīng)受熱應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力、電流偏差、環(huán)境變化、自然老化等因素侵蝕而造成故障，嚴(yán)重甚至影響安全使用。因此，為了提升電機(jī)的性能和使用安全、延長使用壽命，人們需要不斷提高對電機(jī)控制芯片的性能和品質(zhì)要求。

長期以來，國內(nèi)電機(jī)控制芯片市場由歐美國際大廠主導(dǎo)，國內(nèi)企業(yè)起步較晚，市占率較低。近年來，隨著國產(chǎn)MCU不斷崛起，眾多國產(chǎn)廠商快速成長，在電機(jī)驅(qū)動控制芯片細(xì)分領(lǐng)域的技術(shù)積累已頗具競爭優(yōu)勢。

芯海科技（股票代碼：688595）作為一家專注模擬IC的半導(dǎo)體設(shè)計公司，憑藉“高性能ADC+高可靠性MCU”雙平臺驅(qū)動，持續(xù)深耕智能家居、高端消費電子、工業(yè)控制、汽車電子等應(yīng)用領(lǐng)域，為通用市場及垂直細(xì)分應(yīng)用市場提供獨具競爭力的產(chǎn)品和解決方案。

當(dāng)前，隨著芯海在電機(jī)驅(qū)動控制領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)積累，持續(xù)推出基于32位MCU的電機(jī)控制應(yīng)用方案，在精度、可靠性、集成度等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)上媲美業(yè)界一流廠商，且為客戶提供穩(wěn)定供貨及本土化服務(wù)。

以下將分享幾個典型的芯海科技電機(jī)控制的應(yīng)用方案。

應(yīng)用一 車載水泵

隨著新能源汽車的蓬勃發(fā)展，采用車載電子水泵成為大勢所趨。車載電子水泵通過帶有電子控制驅(qū)動單元的水泵，為汽車發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)提供智能調(diào)節(jié)散熱功能，滿足車輛在任何工況下的溫度需求和工作性能。 一般來說，車載電子水泵的控制應(yīng)用要在具備控制水泵開關(guān)、流量控制、壓力控制、運轉(zhuǎn)保護(hù)等功能集成上，滿足汽車的高集成設(shè)計、超長續(xù)航的穩(wěn)定性需求。 芯海科技CS32F036Q是一款車規(guī)級高可靠性的32位MCU，采用Arm Cortex-M0內(nèi)核，工作頻率48MHz，集成多達(dá)32K字節(jié)Flash和4K字節(jié)SRAM，一個I2C/SPI、兩個USART（支持Software LIN）、專為電機(jī)控制設(shè)計的12位高速ADC和增強(qiáng)型定時器、六個16位通用定時器、一個32位定時器、最多支持17路PWM輸出。

CS32F036Q通過AEC-Q100認(rèn)證，滿足車規(guī)級產(chǎn)品工作環(huán)境惡劣的要求，可實現(xiàn)單電阻無傳感器FOC控制，同時提供整套FOC控制算法支持，幫助客戶快速實現(xiàn)方案開發(fā)、產(chǎn)品量產(chǎn)。

CS32F036Q車載水泵系統(tǒng)框圖

CS32F036Q的產(chǎn)品特點：

更寬的工作溫度（-40~105℃）

更寬的工作電壓2.0~5.5V

12bit 1M SPS采樣頻率的高速、高精度ADC，有效精度≥10bit

ADC工作范圍：2.4~5.5V，-40~105℃

±1%精度的低溫漂時鐘

低漂移基準(zhǔn)電壓及±2℃的溫度傳感器

CS32F036Q系統(tǒng)框圖

應(yīng)用二 電動自行車

近年來，隨著“新國標(biāo)”的落地，雙輪電動車在智能化、強(qiáng)性能、安全性等方面不斷演進(jìn)，帶動了新一輪的換車高峰。電動車控制器作為雙輪電動車的核心部件，迎來新的增長。

芯海科技32位MCU CS32F031與CS32F103，作為電動車控制器的主控MCU芯片，很好地滿足了雙輪電動車、電動三輪、共享電單車的高溫寬、高耐潮的應(yīng)用環(huán)境，以及PWM、ADC等高可靠性的功能要求。

CS32F031采用Arm Cortex-M0內(nèi)核，主頻高達(dá)48MHz，內(nèi)置1個功能豐富的高級定時器、1個10通道1Msps采樣率的高精度ADC、6個16-bit定時器（支持霍爾捕獲）。CS32F031采用5V供電，抗干擾能力強(qiáng)，成本更優(yōu)。

CS32F103采用ARM-Cortex M3內(nèi)核，主頻高達(dá)72MHz, 支持單周期乘法和多周期硬件除法運算, 內(nèi)置1個功能豐富的高級定時器、2個共計16通道1Msps采樣率的高精度ADC、3個16-bit定時器（支持霍爾捕獲），支持7通道DMA傳輸，提供LQFP48/64/100等主流封裝形態(tài)。

CS32F031與CS32F103兩款產(chǎn)品均可滿足有感FOC控制的所有需求。

芯海科技CS32F031電動自行車系統(tǒng)框圖CS32F031的產(chǎn)品特點：

最高48MHz工作頻率

32K/64 Kbytes的flash 存儲器, 192B Flash 數(shù)據(jù)存儲, 4K/8Kbytes的SRAM，帶硬件奇偶校驗

VDD 電壓: 2.0 to 5.5V

內(nèi)部8MHz/14MHz RC高速振蕩器，典型情況下1%精度，內(nèi)嵌PLL

1路16bit高級控制定時器（TIM1），每路有6個帶死區(qū)控制的PWM輸出通道

5個16位通用定時器，支持脈沖寬度測量和PWM波生成

1路12-Bit高精度ADC，采樣率高達(dá)1Msps，10個輸入通道

2個 USART, 支持: ISO7816接口, LIN主從功能, IrDA傳輸編解碼; 2個I2C; 2個SPI

多達(dá)39個GPIO

CS32F031系統(tǒng)框圖

應(yīng)用三 變頻冰箱

近年來，隨著國家能耗標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，高能效變頻家電成為主流應(yīng)用。變頻冰箱作為大白電的旗艦應(yīng)用，其市場占比不斷提升。隨著變頻控制技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，高性價比的32位MCU芯片作為變頻冰箱的核心控制器件，其市場滲透率也隨之穩(wěn)步上升。 芯海科技CS32F030系列MCU，可實現(xiàn)單電阻無傳感器FOC控制，同時提供整套FOC控制算法支持，幫助客戶快速實現(xiàn)方案開發(fā)、產(chǎn)品量產(chǎn)。該系列提供LQFP32封裝，可大大提供產(chǎn)品良率。

CS32F030變頻冰箱系統(tǒng)框圖

芯海科技基于CS32F030K6T6設(shè)計的變頻冰箱應(yīng)用方案具備如下特性：

單電阻無感矢量控制

驅(qū)動算法成熟，電機(jī)適配性強(qiáng)，匹配過主流壓縮機(jī)平臺（東貝、加西貝拉、恩布拉科）

啟動算法成功率100%

支持過流、過壓、缺相、堵轉(zhuǎn)等保護(hù)，延長產(chǎn)品使用壽命

高級控制算法支持：諧波抑制、轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償?shù)?/p>

應(yīng)用四 變頻高速風(fēng)筒

變頻高速風(fēng)筒以轉(zhuǎn)矩脈動小、效率高、噪聲小、動態(tài)響應(yīng)快而受到市場的廣泛認(rèn)可。

面對新的市場趨勢，芯海科技推出高達(dá)12萬轉(zhuǎn)的高速風(fēng)筒應(yīng)用方案。方案采用Arm Cortex-M3內(nèi)核的MCU主控芯片CS32F103，搭配芯海自研的智能IPM模塊CSPM405。在軟件方面，采用無傳感器FOC矢量控制，搭配公司最新電機(jī)控制算法，可實現(xiàn)速度扭矩雙閉環(huán)控制。

基于芯海科技“CS32F103+CSPM405+最新算法”的高速風(fēng)筒方案具備如下特征：

三電阻無感FOC控制

最高轉(zhuǎn)速12萬轉(zhuǎn)

支持速度轉(zhuǎn)矩雙閉環(huán)控制

支持過流，過壓，短路保護(hù)

良好的EMI/EMC性能

芯海科技CS32F103高速風(fēng)筒系統(tǒng)框圖

CS32F103的產(chǎn)品特點：

最高72MHz工作頻率

支持單周期乘法和硬件除法

64K/128KBytes的Flash存儲器，20KBytes的SRAM

內(nèi)部8MHz RC高速振蕩器，內(nèi)部40kHzRC低速振蕩器，支持4~16MHz晶體振蕩器

鎖相環(huán)(PLL),最高支持72MHz

3個16位定時器，每個定時器有多達(dá)4個用于輸入捕獲/輸出比較/PWM或脈沖計數(shù)的通道和增量編碼器輸入

1個16位帶死區(qū)控制和緊急剎車，用于電機(jī)控制的PWM高級控制定時器

2路12-Bit高精度ADC，采樣率高達(dá)1Msps，16個輸入通道

7通道DMA控制器, 支持的外設(shè)包括:SPIx,I2Cx,USARTx,TIMx,ADC

3個USART,2個I2C接口,2個SPI接口,1個CAN 2.0B接口,1個USB2.0接口

豐富的GPIO（LQFP48:37個，LQFP64:51個，LQFP100: 80個）

CS32F103系統(tǒng)框圖

目前，芯海科技“電機(jī)控制及驅(qū)動應(yīng)用”仍在持續(xù)豐富和完善。相關(guān)產(chǎn)品及應(yīng)用方案，敬請關(guān)注公司官網(wǎng)“應(yīng)用方案—電機(jī)控制及驅(qū)動”模塊，期待為終端客戶帶來更有價值的產(chǎn)品和服務(wù)（點擊文末“閱讀原文”可直接跳轉(zhuǎn)）。