利用8位MCU降低电机系统能耗

文章摘要：图3：适用于广泛的电机控制和功率转换应用的可扩展微控制器产品组合。FOC功能(在XC886/888、XC878和即将面世的XC83x产品中采用)将高性能8051内核与一个矢量计算机协处理器内核结合使用，执行16位算数运算。这种可完全编程的矢量计算机搭载两个并联的计算单元：一个16位乘除单元(MDU)和一个适用于矢量旋转和角度计算的16位协处理器CORDIC。这种矢量计算机基于中断的运算，可降低CPU负载。与竞争对手多数采用硬编码的FOC技术不同，基于XC800微控制器的解决方案具备软件再编程特性，为可开发人员带来更多应用选择。低功耗与低成本得益于不足0.40欧元(10万枚订购量)的低成本，XC

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　　图3：适用于广泛的电机控制和功率转换应用的可扩展微控制器产品组合。

　　FOC功能(在XC886/888、XC878和即将面世的XC83x产品中采用)将高性能8051内核与一个矢量计算机协处理器内核结合使用，执行16位算数运算。这种可完全编程的矢量计算机搭载两个并联的计算单元：一个16位乘除单元(MDU)和一个适用于矢量旋转和角度计算的16位协处理器CORDIC。这种矢量计算机基于中断的运算，可降低CPU负载。与竞争对手多数采用硬编码的FOC技术不同，基于XC800微控制器的解决方案具备软件再编程特性，为可开发人员带来更多应用选择。

　　低功耗与低成本

　　得益于不足0.40欧元(10万枚订购量)的低成本，XC82x 和 XC83x微控制器可确保以极其经济划算的方式，实现节能控制理念。XC82x集成了一个MDU和一个快速ADC，以提供快速PWM单元，和霍尔传感器一起实现正弦换相。此外，XC83x(图4)集成了一个增强型矢量计算机(MDU和CORDIC)，提供全硬件支持FOC功能。

　　图4：采用全新增强型外设的XC83x系列的框图。

　　对于无刷直流电机或永磁同步电机的无传感器FOC等优化电控控制而言，可获得可配置的参考代码(PWM频率、电机参数和电流测量标度)，并具备如下特性：16位算法、搭载24位数据存储器的抗饱和PI控制器、32位分辨率通量计算和低于150微秒的快速控制环路计算。

　　下列要求是确保照明应用(如LED电流控制或HID功率控制和点火)和电磁炉(准谐振控制)实现功率转换的关键：高分辨率PWM、快速ADC测量、自主式外设及适用于控制回路并具备保护功能的比较器。

　　为满足这些需求，XC82x/XC83x微控制器具备一个时钟频率为48MHz的捕获比较单元(CCU6)和一个快速16MHz ADC。这个ADC的采样时间仅为125ns，转换时间约为820ns。在设计中，ADC与CCU6直接通过硬件连接(图5)，可确保有力的PWM控制。集成的ADC限值检验器还具备8位数字比较器的功能。此外，采用了一个ADC“超量程(out of range)”比较器。

　　图5：ADC与CAPCOM6单元的直接硬件连接可确保实现强大的PWM控制。

　　这些全新的微控制器经过优化，采用具备较少管脚的封装(图6)，可降低占板空间和成本。支持低管脚数的特性包括：一个集成的晶振(48MHz)、集成的ADC参考电压(1.25V)、双向端口结构(一个管脚用于实现半双工连接)，只有3个专用电源管脚(VDDC、VDDP、VSSP)、通过单管脚DAP实现的OCDS调试支持和启动模式的非易失性配置。

　　图6：全新的XC82x/XC83x器件经过优化，具备较少的管脚。

　　此外，全新的低成本XC82x和 XC83x系列还具备几个全新的特性，以提供额外价值，包括容式触控感应和 LED矩阵控制器、搭载32kHz 和 75kHz晶振的RTC以及直接驱动步进计量装置的大电流焊盘。

　　适用于高能效产品设计

　　要想使创新的电机控制概念得到高效的部署和应用，需要采用优化的微控制器架构和易用工具。英飞凌不仅提供可扩展的强大微控制器，而且提供带有相关工具链的完整解决方案。此外，英飞凌还提供广泛的应用套件。这些应用套件可简化适用于高效电机驱动的硬件和软件解决方案的*估与部署。提供的应用套件和工具链支持在微控制器上快速部署全新的电机控制技术。提供的适用于电机驱动产品的全套参考系统，支持从阻塞换相到FOC的所有算法。

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