设计高性能和低功耗的电机控制系统-德州仪器.PDFVIP

W H I T E P A P E R Brett Novak, C2000 MCU 营销经理; Bilal Akin, 系统应用工程师; 德州仪器 设计高性能和低功耗的电机控 制系统 摘要 当今的微控制器 (MCU) 可使各种广泛的应用具有更大精度、更小功耗和更低 数字电机控制的首次推出旨在克服传 成本，包括： 统模拟系统在处理漂移、组件老化和 由温度引起的变化等方面的挑战。 灵 • 带有风机和压缩机的白色家电和设备，例如洗衣机和冰箱 活的软件算法不仅消除了与组件有关 • HVAC （取暖、通风和空调）系统 的容差问题，还使开发者能够动态地 • 用于电机控制、电源逆变器和机器人的工业伺服驱动 适应环境条件 • 汽车控制系统，包括动力转向、防锁死刹车和悬架控制 随着时间的变化。 例如，使用数字 化实施现在不仅能够完全打开或关闭 TI 了解开发者在设计这些高性能电机控制系统时面临的挑战。 制造商寻求 风扇电机，还能根据系统温度调整风 引入先进的控制算法以实现产品差异化，而日益增加的政府法规要求更高效 扇速度。 此外，系统还能够自行校 的功耗 和减少 EMI。 准 ， 从 而 不 需 要 安 排 常 规 的 手 动 维 为了帮助开发人员应对这些多种多样的挑战，TI 提供了 TMS320C2000™ 护。 Piccolo™ MCU 系列。 Piccolo MCU 具有优化的架构，集成了专用外设，能够： 本文概述了电机控制设计方面的事 项，例如多个电机控制、磁场定向控 • 使用实时算法获得更精确的控制 制、功率因数校正和传感器控制。 此 • 通过功率因数校正 (PFC) 获得更高的功效和更好的控制 外还介绍了当今的微控制器 (MCU) 如 • 支持通过单芯片控制多个电机 何使各种广泛的应用具有更大精度、 • 通过无传感器控制简化设计 更小功耗和更低成本。 • 降低系统复杂性和成本 Piccolo 的优点 Piccolo MCU 利用 TI 的高性能 TMS320C28x™ 内核，提供以单一独立控制器控制 系统所需的所有性能和外设。 通过充足的余量和专用外设，Piccolo MCU 使开 发者能够实现更先进的控制算法，在进一步提高性能的同时降低系统成本。 Piccolo™ 架构已针对数字控制应用进行了优化，具有先进的架构特性，增 强了高速信号处理能力。 Piccolo 的主 CPU 内核具有单周期 32×32 位乘法及累 积单元等内置 DSP 功能，大幅度提高了计算速度。 此外，诸如 ADC 和 PWM 等控制外设设计得非常灵活，能够轻松适应几乎任何用途，而需要的软件开 销极小。 例如，模数转换器所具有的自动序列发生器允许开发者进行编程， 2 Texas Instruments 以循环通过特定次序的样本，这样当应用程序需要时值已就绪。 使用更智能的控制外设 和强大的 CPU 内核，控制环路运行更紧密，既改进了控制算法的动态特性，又减少了干 扰行为。