雅特力AT32 MCU实现高效电机驱动控制应用

近年全球提倡发展工业自动化之际，节能减碳意识不断加强，直流无刷电机强调更高的能源转换效率，得到了广泛的应用。电机控制方案重点在于高速实时的控制，AT32 MCU高性能运算与实时采样效率赋予了电机高效工作能力，提升了电机向量控制精确度，而在三相交流电机磁场导向控制（field-oriented control，简称FOC）的算法应用中，电机电流为不可或缺的物理量反馈信息。为满足精简电路、缩小体积与降低系统成本需求，单电阻电流采样技术的应用日益普及，仅需一个电流感测电阻和一个放大电路，无需额外校正，同时实现过流保护。AT32 MCU内建的高速高性能ADC搭配对应的电流采样电路，可进行单电阻电流采样，提高采样精确率，带来事半功倍的效果，广泛应用于电动自行车、滑板车、吹风机、吸尘器、吊扇、空调风机/压缩机等电机电流为数十安培以下的设备，充分满足各项领域对于电机精准控制需求。

雅特力开发出一套完整高效的电机控制生态系统，提供多系列适用电机控制的MCU产品型号，如AT32F413、AT32F421等系列。主流型AT32F413系列采用32-bit ARM^® Cortex^®-M4F内核，主频高达200MHz具有高效处理能力，提供64~256KB Flash和16~64KB SRAM供选择，具有丰富灵活的外设，包括1个USB、2组CAN、1个SDIO、5个UART等多种接口供选择。且提供双ADC可同时采样，当执行高频采样率的快速电流/速度/位置等控制回路计算时，使其轻松胜任、游刃有余，同时保留MCU执行余裕，提供其它程序运行，如通讯功能等，满足高速数据采集、混合信号处理、工业控制与电机应用要求。

为使单电阻电流感测所需的时间缩短，近似于多电流传感器的性能，需搭配高性能的硬件电路与仿真/数字转换器。雅特力提供超值型AT32F421和AT32F4212系列MCU，120MHz CPU主频，16~64KB Flash和8~16KB SRAM，外设扩展了1个高速轨到轨输入/输出仿真电压比较器，1个采样率高达2Msps的12位高速ADC，转换频率可高达28MHz，最短采样时间仅54ns，全部转换时间仅0.5s，非常适用于单电阻电流采样的驱动器，并可在极短的采样时间窗口正确采样。此外，AT32F4212在AT32F421原有基础上增加2路运算放大器OPA，简化电路设计及降低物料成本；为了降低单电阻电流采样复杂度，对内建的PWM位移做了调整，缩短电流反馈信号稳定时间与ADC采样转换时间。

▲低电压调变PWM向量位移示意图

此外，雅特力提供电机控制算法函数库，包含编码器、霍尔有感与无感FOC控制相关函数，可应用三电阻、双电阻、单电阻等电流反馈方式，以及包含霍尔有感与无感6-step BLDC控制相关函数。配置免费的电机监控上位机调试软件，友好的UI界面，可实时监看电机运转参数、状态与动态显示响应波形，便于进行在线调试相关控制参数。这些功能强大的硬件开发工具包和易使用的电机控制算法软件，从方波驱动到弦波驱动、霍尔传感器的反馈到无传感器的反馈，全方位支持工程人员实现高效电机向量控制方案。

雅特力专注于32位微控制器研发与创新，全系列采用ARM^® Cortex^®-M4高效能或M0+低功耗内核，追求卓越的产品质量和一流服务，具有高效能、高稳定性与高可靠度的优势，成功缔造M4业界最高主频288MHz运算效能，且AT32 MCU全系列产品支持工业级工作温度范围（-40°~105°），已成功累积多元的终端产品案例，如高速风筒、扫/拖地机、变频器、工业缝纫机、伺服电机、电竞周边产品、断路器、ADAS、T-BOX、数字电源、电动工具等终端设备应用，广泛地覆盖电机、工控、消费、商务、物联网及5G等领域。