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航顺新推算法硬件化BLDC电机专用MCU
2022-10-10 794次

  

  电机控制算法FOC硬件化目的是加速算法执行效率,减少CPU算力耗时,有利于缩短客户开发周期和降低客户使用上的难度,进而提高产品易用性和竞争力,国内芯片原厂已经有不少厂商走上了软件算法硬件化之路,但是硬件化势必给客户带来灵活度不足等缺点。

  近日,航顺芯片新推出了一款针对BLDC电机的经济型电机驱动专用MCU芯片HK32ASPIN020,电机软件算法模块化和硬件化,将兼顾硬件化加速算法执行效率和灵活性、给客户带来灵活算法配置和高效使用CPU耗时等特点。

  该芯片采用了最新一代的嵌入式32RISC处理器,是一个低成本、超低功耗的MCU 平台,内置的Cortex®-M0 核心可与所有的ARM工具和软件兼容。

不过,同样一个算法,用全硬件实现和全软件实现的区别很大,在实现难度和效率上都天差地别,航顺这款经济型电机驱动专用MCU芯片,又会有怎样的表现呢?

 

 

  01更快的运算速度

  算法硬件化的一大优势就是运算速度快,因为算法硬件化后参数的敏感性会更高,可有效提高MCU芯片运算速度。此前就有案例显示,8MCU算法硬件化后跑出了比32位通用MCU更快的运算速度,其魅力可见一斑。HK32ASPIN020系列MCU集成航顺自研专利电机加速单元(EMACC),可用于通过磁场定向控制FOC算法控制的直流无刷电机,加速电机驱动的数学运算,运算速度较纯软件计算更快,并且减少CPU占用,对于相同的CPU工作频率,可以支持更高的电机转速和驱动更高PWM频率。

  在FOC算法模块化中,Cordic运算、Clarke变换、Park变换、反Park变换、PID算法单元、SVPWM模块耗费了CPU大量的运算时间,针对这一问题,HK32ASPIN020系列 MCU对其进行了系统的硬件化,输入IaIbIc三相电流,通过EMACC电机加速单元运算之后,得到空间矢量脉宽调制(SVPWM)的输出:A\B\C相的PWM占空比等,从而节约FOC算法时间。

  HK32ASPIN020系列MCU包含一个数据追踪器(EMACC_TRACE),本质为一个硬件化的高速串口模块。用于在电机调试过程中或者高速运行时,实时输出EMACC模块的参数,用户有4个字节用于自定义数据输出,方便用户对电机调试,经过EMACC单元处理的算法,效率提升55%

  

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HK32SPIN020系列MCU芯片特性

 

 

  02更可靠性保障算法硬件化的另一大优势则是可靠性高,算法硬件化的MCU能够提供更高的产品可靠性。

  同时,用户可以根据自身条件,选择全软件算法、部分硬件化模块+软件算法,或者全硬件化,极大提高客户使用的方便性和灵活性选择,同时我们提供具有优势的软件算法,如下中电机算法原理:算法在ASPIN系列芯片有什么优势:

  可以直接闭环启动

  可灵活配置加速速率

  可以堵转重启,不失速

  可支持顺逆风启动

  长时间堵转不丢失转子位置信息

  支持转矩模型下限功率和转速

  支持转速模式下限功率

  支持功率模式下限转速

  

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HK32SPIN020系列MCU芯片优势

 

 

  03更集成化的电机专用芯片

  此外,HK32ASPIN020系列MCU芯片集成化路线,三路(3N+3P)预驱、三路6N预驱和高压预驱等,电压范围从40V,75V,250V650V,从低到高的不同电压等级的电机产品应用,可满足市场BLDC/PMSM电机的方波,FOC应用的需求,如电动工具、工业风机、压缩机、手持吸尘器、电动自行车(助行车)、机器人舵机、油烟机、风扇等应用领域。

  

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  电机专用MCU路线

  未来可期 整机厂商更倾向于算法硬件化集成化的专用MCU

  从应用角度而言,算法硬件化和集成化是受到整机厂商青睐的。相对于通用MCU而言,特定场景的专用MCU算法固化后成本更低,运算速度更快,产品可靠性也更高,优势明显。

  未来,随着应用逐步推广,MCU算法硬件化集成化、产品进一步更新迭代完善,相信多模式方案提供会获得市场广泛应用,成为专用MCU的主流方案之一。

 

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    2022-10-10 795次

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