ZHCACB9A March 2023 – September 2023 MSPM0G1105 , MSPM0G1106 , MSPM0G1107 , MSPM0G1505 , MSPM0G1506 , MSPM0G1507 , MSPM0G3105 , MSPM0G3106 , MSPM0G3107 , MSPM0G3505 , MSPM0G3506 , MSPM0G3507
在现代环境中,电机广泛用于电动工具、电动自行车、电动汽车、工业机器人等许多产品。尤其是 BLDC(无刷直流)和 PMSM(永磁同步电机)电机在高效率、低噪声和长寿命方面具有优势。对于 BLDC 或 PMSM 的控制方法,磁场定向控制 (FOC) 算法被用于电机必须以高效率和超小可闻噪声平稳运行的许多应用。MSPM0 MCU 凭借其品类丰富的产品系列、高效的数学加速器和高性能特性,可以充分发挥 FOC 控制的作用。
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家用电器 | 电动工具 | 工业电机 | 个人交通 |
BLDC 和 PMSM 是无刷电机,使用定子和转子不一致的磁场产生的力来驱动电机。此类电机的转子是永磁体,定子由多个电磁线圈组成。
矢量控制也称为磁场定向控制 (FOC),是一种变频驱动 (VFD) 控制方法,其中三相交流或无刷直流电机的定子电流视为可以用一个向量可视化表示的两个正交分量。一个分量定义电机的磁通量,另一个分量定义扭矩。驱动器控制系统根据驱动器转速控制给出的磁通和扭矩基准计算相应的电流分量基准。
在与 BLDC 和 PMSM 相关的应用中,用户必须精确控制电机转速、扭矩和其他变量,以满足实际应用的要求。因此,所使用的主要资源如下:
硬件
软件
TI 器件
TI 器件可以针对各种三相电机电压和功率为驱动器和功率级实现所有这些功能。
MCU | 电机电压(开关类型) | 前置驱动器 | 逆变器功率级 |
---|---|---|---|
MSPM0Gxxxx ARM Cortex M0+ 80MHz MCU | 3V 至 40V (MOSFET) | 三相 BLDC 电机驱动器(DRV831x 系列) | |
6V 至 100V (MOSFET) | 三相 BLDC 栅极驱动器(DRV83xx 系列) | N 沟道 MOSFET(CSD 系列) | |
高达 650V (GaN) | GaN IC(LMG3xx 系列) | ||
高达 700V(MOSFET、IGBT) | 半桥驱动器(UCC2xxx 系列、LMxxx 系列) | MOSFET、IGBT |
德州仪器 (TI) 的可扩展 M0+ MSPM0Gxx 高性能 MCU 具有先进的片上电机控制外设,可以为各种电机控制应用提供设计。该产品系列涵盖 32KB 至 128KB 的闪存,并具有可扩展的模拟集成、电机控制外设和 CAN。
在 BLDC、PMSM 和 FOC 应用中,MSPM0 监控电机状态并运行 FOC 算法。根据系统架构和电机电压,FOC 应用中使用了两种主要的模拟集成拓扑,特别是在需要使用观测器估算电机实时位置的无传感器 FOC 应用中。MSPM0G 还提供了一个集成硬件加速器用于执行计算,以在 30kHz PWM 频率或更高频率下实现高效的 FOC 性能。
MSPM0 模拟集成和栅极驱动器
借助可扩展的模拟集成,MSPM0 可以快速准确地检测电机相电压、总线电压、电流和转速,从而为 FOC 算法提供反馈。两个可编程增益放大器 (PGA) 可放大通过两个分流电阻器检测到的相电流之间的差异和经调节的 DAC 输出电压,PGA 的输出可直接由内部 ADC 采样。该拓扑设计用于需要高电压、低成本或高效率的 FOC 应用,例如伺服驱动器、HVAC 电机和大型电器。
具有模拟集成的 MSPM0 和栅极驱动器
在低电压电机应用中,许多栅极驱动器或电机驱动器器件集成了多达三个具有可编程增益的电流检测放大器,从而降低了 MSPM0Gx 器件的模拟要求。无模拟集成的 MSPM0Gx 器件采用小至 24-VQFN 的封装,可减小系统尺寸。MSPM0 可以使用 12 位同步采样 4Mbps ADC 快速准确地检测电机相电压、总线电压、电流和转速,从而为 FOC 算法提供反馈。该拓扑的设计适用于小外形尺寸的 FOC 应用,例如泵、风扇、鼓风机和小型电器。
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