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意法半導(dǎo)體電機(jī)控制用MCU的提升能效之道

本刊記者薛士然

資源過度消耗將導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境急劇惡化，人們在不斷壓縮生化燃料時(shí)，就要加大用電量，因此，提高用電效率將有利于改善生態(tài)環(huán)境。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界發(fā)電量的二分之一是被電機(jī)消耗掉的，所以降低電機(jī)能耗也成為國家的強(qiáng)制要求，中國能效標(biāo)準(zhǔn)GB2也要提升至與歐洲IE3統(tǒng)一，這就給能耗產(chǎn)品設(shè)置了更高的門檻。

意法半導(dǎo)體大中華與南亞區(qū)工業(yè)應(yīng)用與功率分立器件產(chǎn)品部戰(zhàn)略計(jì)劃與業(yè)務(wù)開發(fā)總監(jiān)Allan Lagasca介紹，當(dāng)前中國提升能效標(biāo)準(zhǔn)，客戶對電機(jī)控制用MCU的低功耗要求也更加苛刻，意法半導(dǎo)體不斷研究新的技術(shù)，在滿足性能要求的前提下，消耗更少的能量。比如， 面向PMSM、PMAC和感應(yīng)電機(jī)(其采用高性能微控制器、功率晶體管與高壓柵極驅(qū)動(dòng)器IC)的磁場定向控制(FOC)軟件滿足了對更高效率的需求； 對于功率較低的應(yīng)用，面向步進(jìn)電機(jī)的新型高集成度控制器/驅(qū)動(dòng)器IC可以讓步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)更順暢的運(yùn)轉(zhuǎn)和更高的定位精度。

寬泛的產(chǎn)品線滿足你我他

意法半導(dǎo)體從2002年開始致力于三相電機(jī)控制技術(shù)的研發(fā)，STM32產(chǎn)品已經(jīng)在市場上廣泛應(yīng)用，其9大產(chǎn)品系列已經(jīng)涵蓋了超低功耗、主流型、超高性能應(yīng)用，包括應(yīng)用于直流無刷電機(jī)矢量控制的入門級解決方案STM32 F0，一片的價(jià)格才32美分，而且ADC、定時(shí)器、CAN總線、USB外設(shè)一應(yīng)俱全；滿足主流應(yīng)用的STM32 F1和F3，可以用于伺服電機(jī)、變頻器和無人機(jī)等應(yīng)用；滿足高端應(yīng)用的STM 32 F4和F7，全方位覆蓋從工業(yè)控制到可穿戴、傳感器融合應(yīng)用。

市場上用于電機(jī)控制的MCU產(chǎn)品非常多，Lagasca表示，意法半導(dǎo)體的產(chǎn)品雖然在消費(fèi)電子領(lǐng)域的應(yīng)用非常多，但是公司的重點(diǎn)客戶依然是工業(yè)應(yīng)用，這足以說明意法半導(dǎo)體產(chǎn)品的性能和價(jià)格都是非常具有競爭力的，而這與8 700名研發(fā)工程師的努力是分不開的。

筆者認(rèn)為，雖然現(xiàn)在32位MCU的價(jià)格已經(jīng)很低了，但是如果單純靠價(jià)格戰(zhàn)的競爭策略只會使產(chǎn)業(yè)停滯不前，唯有不斷的研發(fā)才能保持公司長久的競爭力。

簡單的開發(fā)套件助力你我他

單純賣產(chǎn)品的時(shí)代已經(jīng)過去，能否提供更多開發(fā)工具幫助客戶縮短產(chǎn)品開發(fā)周期已經(jīng)成為產(chǎn)品競爭力的一個(gè)重要部分，正所謂在后硬件時(shí)代，軟件的作用不容忽視，意法半導(dǎo)體也在不斷推出助力工程師設(shè)計(jì)的工具套件。

近日，公司推出一款電機(jī)控制入門套件外加一個(gè)新的免費(fèi)軟件算法，能夠協(xié)助電機(jī)控制工程師和愛好者在極短的時(shí)間內(nèi)開發(fā)出高效的電機(jī)矢量控制方案，例如無人機(jī)、家電、電動(dòng)自行車、家庭自動(dòng)化、醫(yī)療儀器和工業(yè)機(jī)器等。這個(gè)套件采用一個(gè)攜帶方便的吸塑包裝盒，包括STM32 F3 Nucleo微控制器板、基于STSPIN L6230電機(jī)驅(qū)動(dòng)器芯片的直插式48 V/1.4 A電機(jī)驅(qū)動(dòng)板以及一個(gè)低壓無刷電機(jī)。

在連接電路板和電機(jī)后，用戶使用微控制器預(yù)裝的梯形或正弦矢量控制算法示例即可運(yùn)行電機(jī)。在電機(jī)運(yùn)行過程中，用戶可以比較并了解電機(jī)控制算法，然后使用MC WORKBENCH配置器及代碼生成器，按照自己的需求修改控制器設(shè)計(jì)。這款免費(fèi)且基于PC的MC WORKBENCH軟件可以簡化電機(jī)控制固件庫的自定義設(shè)置，還能幫助用戶設(shè)置不同的電機(jī)或者意法半導(dǎo)體電機(jī)控制生態(tài)系統(tǒng)的其他驅(qū)動(dòng)板。而且，最新版的算法庫中還引入了一個(gè)便利的“Motor Profiler”工具，能夠自動(dòng)偵測電機(jī)參數(shù)，自動(dòng)配置電機(jī)控制算法庫，無需任何附加設(shè)備，一接觸即可進(jìn)行以微調(diào)方式在寬速度范圍內(nèi)簡化負(fù)載和慣性的調(diào)節(jié)過程。

關(guān)鍵是這個(gè)開發(fā)套件免費(fèi)的開放式源代碼可用于大多數(shù)STM32 MCU和各種硬件電路板。Lagasca也強(qiáng)調(diào)，意法半導(dǎo)體的技術(shù)支持非常強(qiáng)大，有簡單的開發(fā)工具套件才是最好的證明。

多種多樣的MCU+分立器件+簡便的開發(fā)工具(包括軟件和硬件)+各種靈活的控制算法就構(gòu)成了意法半導(dǎo)體電機(jī)控制解決方案，幫助客戶應(yīng)對智能生活和能效提升的苛刻要求。