基于芯海科技32位mcu的电机控制应用方案（芯海单片机官网）

电机（俗称“电机”）是一种根据电磁感应定律来转换或传输电能的电磁装置。其主要作用是产生驱动扭矩，为电器或各类机械提供动力。

电动机是工业世界的动力来源，几乎用于所有电子设备。据不完全统计，全球50%的电力消耗来自电机，特别是工业用电，约60%的电力是电机消耗的。

电机种类繁多，应用众多且复杂。电机与人们的生活息息相关，广泛应用于吹风机、扫地机、吸尘器、冰箱、空调、洗衣机等大大小小的家用电器，以及电动自行车、电动滑板、电动自行车等骑行交通工具。平衡自行车。还涵盖发电、制造、交通等工业领域，包括泵、机床、压缩机等应用场景。在汽车电机领域，电机扮演着重要的角色，从电动车窗、天窗、后备箱，到水泵、油泵、暖通空调、电动汽车主电机。

电机作为动力源，其工作环境非常恶劣。它们往往需要承受热应力、机械应力、电流偏差、环境变化、自然老化等因素而导致故障，严重影响安全使用。因此，为了提高电机的性能和安全性，延长电机的使用寿命，人们需要不断提高对电机控制芯片的性能和质量要求。

长期以来，国内电机控制芯片市场一直被欧美国际大厂商主导。国内企业起步较晚，市场占有率较低。近年来，随着国产MCU的不断崛起，不少国内厂商迅速成长，在电机驱动控制芯片领域的技术积累让其具备了竞争优势。

作为一家专注于模拟IC的半导体设计公司，芯海科技（股票代码：688595）依托“高性能ADC+高可靠MCU”双平台驱动，持续深耕智能家居、高端消费电子、工业控制、汽车电子等应用领域。为一般市场和垂直细分应用市场提供具有独特竞争力的产品和解决方案。

目前，凭借在电机驱动控制领域的技术研发积累，芯海不断推出基于32位MCU的电机控制应用解决方案，在精度等关键技术指标上可与业界一流厂商媲美。可靠性、集成化，为客户提供稳定的供应和本地化的服务。

下面将分享芯海科技几种典型的电机控制应用解决方案。

应用1 车载水泵

随着新能源汽车的蓬勃发展，车载电子水泵的使用已成为大势所趋。车载电子水泵通过带有电控驱动单元的水泵为汽车发动机冷却系统提供智能散热功能，以满足车辆在任何工况下的温度要求和工作性能。一般来说，车载电子水泵的控制应用必须集成控制水泵开关、流量控制、压力控制、运行保护等功能，以满足汽车超长续航的高集成度设计和稳定性要求。芯海科技CS32F036Q是一款车规级高可靠性32位MCU，采用Arm Cortex-M0内核，工作频率48MHz，集成高达32K字节Flash和4K字节SRAM，1个I2C/SPI，2个USART（配套软件LIN） ，专为电机控制设计的12位高速ADC和增强型定时器，6个16位通用定时器，1个32位定时器，最多支持17个PWM输出。

CS32F036Q已通过AEC-Q100认证，满足汽车级产品恶劣工作环境要求。可实现单电阻无传感器FOC控制，并提供整套FOC控制算法支持，帮助客户快速实施方案开发和产品量产。

CS32F036Q车用水泵系统框图

CS32F036Q产品特点：

更宽的工作温度（-40~105）

更宽的工作电压2.0~5.5V

12bit 1M SPS采样频率高速、高精度ADC，有效精度10bit

ADC工作范围：2.4~5.5V，-40~105

1% 精度低温漂移时钟

低漂移电压基准和2C 温度传感器

CS32F036Q系统框图

应用2 电动自行车

近年来，随着“新国标”的实施，两轮电动车在智能化、强性能、安全性等方面不断进化，带动新一轮车辆更新换代高峰。作为两轮电动汽车的核心部件，电动汽车控制器正在迎来新的增长。

芯海科技32位MCU CS32F031和CS32F103作为电动车控制器主控MCU芯片，很好地满足了两轮电动车、电动三轮车、共享摩托车等高温、宽范围、高防潮的应用环境，以及PWM、ADC等高可靠性功能要求。

CS32F031采用Arm Cortex-M0内核，主频高达48MHz。内置功能丰富的高级定时器、10通道1Msps采样率的高精度ADC、6个16位定时器（支持霍尔捕获）。 CS32F031采用5V供电，抗干扰能力强，性价比较好。

CS32F103采用ARM-Cortex M3内核，主频高达72MHz。它支持单周期乘法和多周期硬件除法运算。内置功能丰富的高级定时器、2个共16通道、采样率为1Msps的高精度ADC、3个16位定时器（支持霍尔捕获），支持7通道DMA传输，提供LQFP48/64/100等主流封装形式。

CS32F031和CS32F103这两款产品都能满足传感FOC控制的所有需求。

芯海科技CS32F031电动自行车系统框图CS32F031产品特点：

最大工作频率48MHz

32K/64 KB闪存，192B闪存数据存储，4K/8Kbytes SRAM，带硬件奇偶校验

VDD 电压： 2.0 至5.5V

内部8MHz/14MHz RC高速振荡器，精度通常为1%，嵌入式PLL

1路16bit高级控制定时器（TIM1），每路有6个带死区控制的PWM输出通道

5个16位通用定时器，支持脉宽测量和PWM波生成

1路12位高精度ADC，采样率高达1Msps，10个输入通道

2个USART，支持： ISO7816接口，LIN主从功能，IrDA传输编解码器； 2 个I2C； 2 SPI

多达39 个GPIO

CS32F031系统框图

应用3 变频冰箱

近年来，随着国家能耗标准的不断提高，高能效变频家电已成为主流应用。作为大白电器的主打应用，变频冰箱的市场份额不断提升。随着变频控制技术的不断发展，作为变频冰箱核心控制器件的高性价比32位MCU芯片的市场渗透率也稳步提升。芯海科技CS32F030系列MCU可实现单电阻无传感器FOC控制，并提供整套FOC控制算法支持，帮助客户快速实现方案开发和产品量产。该系列提供LQFP32封装，可大幅提高产品良率。

CS32F030变频冰箱系统框图

芯海科技基于CS32F030K6T6设计的变频冰箱应用方案具有以下特点：

单电阻无感矢量控制

驱动算法成熟，电机适应性强，匹配主流压缩机平台（东北、加斯贝拉、恩布拉科）

启动算法成功率100%

支持过流、过压、缺相、堵转等保护，延长产品使用寿命

先进的控制算法支持：谐波抑制、扭矩补偿等。

应用四：变频高速吹风机

变频高速吹风机以其扭矩脉动小、效率高、噪音低、动态响应快等特点受到市场的广泛认可。

面对新的市场趋势，芯海科技推出了转速高达12万转的高速吹风机应用解决方案。该方案采用Arm Cortex-M3内核的MCU主控芯片CS32F103，搭配芯海科技自主研发的智能IPM模块CSPM405。软件方面，采用无传感器FOC矢量控制，结合公司最新的电机控制算法，实现速度、扭矩双闭环控制。

基于芯海科技“CS32F103+CSPM405+最新算法”的高速风道解决方案具有以下特点：

三电阻无感FOC控制

最高转速120,000 rpm

支持速度、扭矩双闭环控制

支持过流、过压、短路保护

良好的EMI/EMC 性能

芯海科技CS32F103高速风道系统框图

CS32F103产品特点：

最高工作频率72MHz

支持单周期乘法和硬件除法

64K/128KBytes闪存，20KBytes SRAM

内部8MHz RC高速振荡器，内部40kHzRC低速振荡器，支持4~16MHz晶振

锁相环(PLL)，支持高达72MHz

3 个16 位定时器，每个定时器最多有4 个通道，用于输入捕获/输出比较/PWM 或脉冲计数和增量编码器输入

具有死区控制和紧急制动功能的16 位PWM 高级控制定时器，用于电机控制

2通道12位高精度ADC，采样率高达1Msps，16个输入通道

7通道DMA控制器，支持的外设包括：SPIx、I2Cx、USARTx、TIMx、ADC

3个USART、2个I2C接口、2个SPI接口、1个CAN 2.0B接口、1个USB2.0接口

丰富的GPIO（LQFP48:37、LQFP64:51、LQFP100: 80）

CS32F103系统框图

目前，芯海科技的“电机控制与驱动应用”仍在不断丰富和完善。相关产品及应用解决方案请关注公司官网“应用解决方案-电机控制与驱动”模块，期待为终端客户带来更多有价值的产品和服务（点击“阅读原文”文章末尾直接跳转）。