无刷直流电机克服了有刷直流电机的先天性缺陷,具有良好的调速性能、结构简单、无换向火花、运行可靠和易于维护等优点;无感控制方案,省去了HALL传感器的引线,减少了潜在故障的可能,在降低成本的基础上也保证了可靠性,因此得到了越来越广泛的使用。
随着技术的进步,高转速工业电机对芯片性能要求越来越高,客户希望芯片厂商能够提供运算速度更快、集成度更高的解决方案,单芯片中集成控制器、电源、驱动等更多的功能。然而高性能电机驱动控制技术研发壁垒和开发成本都较高,因此该市场长期被国外厂商占据。
ayx爱游戏·体育(中国)官方网站专注于高性能电机驱动控制芯片及应用算法的研发,芯片产品和应用方案在工业、消费电子等高端领域逐步替代进口芯片,得到了市场的广泛应用和认可,打破了高端芯片长期被国外厂商占据的固有格局。
三相无传感器BLDC控制器方案是ayx爱游戏·体育(中国)官方网站十分成熟和稳定典型应用,方案主要适用于电动工具、园林工具等大功率、高转速类工业产品。我们以FU6861芯片为例,给大家介绍三相无感BLDC控制器方案如何解决工业电机控制芯片无感控制难点和成本高的问题。
电动工具发展的趋势是控制器小型化、低成本、高效率等,因此高集成度、高能效一定会是电机驱动芯片未来的主流方向;从技术结构和整个电路控制来看,电动工具涉及耗电的主要两大块,一是电机本身,提高能效,降低功耗,另外一部分是控制器,涉及硬件框架和软件算法优化。
FU6861是专门针对大功率高转速应用领域开发的“双核”电机驱动控制MCU,产品集性能稳定、可靠性好、效率高、集成丰富、小型化于一身。芯片内部集成LDO和6N预驱动,可支持2000瓦以上大功率应用,支持转速50万转以上,适用于电动工具、超高速吸尘器、园林工具这类对转速、可靠性要求苛刻的应用领域。
FU6861芯片封装图
FU6861方案优势
无感控制 成本更优
目前在电动工具领域的应用多为有感控制方案,FU6861开创性地将电机无感控制算法固化在芯片内部,以独创的算法技术突破电动工具领域的无感控制难点,凭借无感算法优势,FU6861整体方案可帮助客户节约控制板成本20%以上,同时提高电机寿命及可靠性,相关技术已申请专利保护。
集成度高 应用范围广
FU6861集成8051内核和电机控制引擎(ME),其中8051内核处理常规事务,ME处理电机实时事务,“双核”驱动协同工作实现各种高性能电机控制。同时FU6861高度集成了高压宽电源域LDO(5V-22V)和6N预驱动电路,支持应用功率2000瓦以上,支持转速50万转以上,适用功率和支持转速范围更宽;此外,产品内部集成初始位置检测、初始速度检测、高速运算放大器、带迟滞比较器、DAC、高速ADC、乘/除法器、CRC、DMA、SPI、I2C、UART、多种TIMER、PWM等功能。
保护功能升级 安全可控
FU6861的检测及保护功能全面,包括初始位置检测、初始速度检测等检测功能以及硬件过流、软件过流、限流保护、堵转保护、欠压、过压、过温、缺相等保护功能,使得FU6861更加安全可控;
兼容性强 灵活便捷
FU6861涵盖BLDC/PMSM电机的方波、SVPWM/SPWM、FOC驱动控制,满足各类控制方式需求。
主要技术指标
电源电压:VCC= 5~22V
工作温度:TJ: -40~150℃
ME:集成低通滤波器(LPF)、比例积分器(PI)、BLDC模块、FOC模块
16KB FLASH,1KB RAM
集成3个高速运算放大器、5个迟滞比较器、1个DAC
集成12位SAR ADC,12通道,转换时间0.9uS,内置参考电压
集成6N Predriver,驱动电流0.8A,上管浮动电压0~180V
FOC支持单电阻、双电阻、三电阻电流采样,支持过调制
BLDC控制支持自动换相、逐波限流,支持HALL、BEMF位置检测
集成两线制FICE协议,提供在线仿真功能
FU6861方波驱动特点
驱动方式方波,初始位置检测,启动力矩大
内部软件完成速度闭环以及限流
集成MOSFET驱动电路,驱动电流大,可靠性高
集成反电动势过零比较器,通用运算放大器,简化外围电路
无感电机启动参数外部可调,不同负载电机均能顺利启动
多种调速方式
方案成熟可靠,开发周期短
方案应用
下图为FU6861Q 电动工具应用的电机驱动板PCBA,配合公司成熟代码帮助客户快速完成项目
评估板特性
8~36v输入电压
无HALL方波控制
15A输出电流,90A峰值电流
电位计调试,按键启停,按键正反转
故障报警指示