嵌入式软件 电机控制（嵌入式电机驱动）

电子爱好者网报道（文/李宁远）电机控制是我们常说的话题，今天我们还是重点讲电机控制。尽管这个话题很老，但电机控制仍在不断发展和进步。全球电机市场预计将以6.9%左右的复合年增长率增长，到2026年将达到1691亿美元。也就是说，未来这将是一个价值数万亿人民币的大市场。

电机控制的本质是控制速度和扭矩。无论是高能效电机在汽车、电动工具、家电领域的广泛普及，还是BLDC在电机应用中逐渐占据主导地位，都离不开电机控制的技术创新和创新。在本文中，我们重点关注TDK-Micronas 旗下的HVC 电机控制系列。该产品家族电机控制产品不多，但在集成度方面却很有特色。让我们来看看TDK-Micronas的HVC系列在竞争激烈的电机控制领域的表现。

TDK-Micronas HVC 4xyzF

Micronas 是第一家将基于霍尔效应的传感器集成到CMOS 技术中的公司，在被TDK 收购之前已经是传感器和执行器领域的专家。据报道，TDK正在扩大其产品组合，并在Micronas嵌入式电机控制器中添加了可在高温下使用的产品。其主要应用方向是汽车，包括电动汽车和混合动力汽车。

（来源：TDK-Micronas）

纵观整个系列，HVC 4xyzF系列采用ARM Cortex-M3内核，集成6个独立的500 mA半桥驱动器和其他附加功能，并且均具有LIN总线接口。全系列灵活外设提供了通过集成高性能半桥直接控制有刷电机、步进电机（双极或三相）或无刷(BLDC) 电机的所有方法，无需外部驱动器组件。

HVC 4422F 和HVC 4222F

既然我们谈论的是高温下的应用产品，那么我们先来看看HVC 4422F和HVC 4222F。这两款产品是高温应用领域的主力军。唯一的区别是HVC 4422F 提供扩展的内存大小以满足OEM 诊断要求并集成MPU 支持RTOS 要求。这是该系列中工作温度最高的两款产品，均覆盖-40C至160C。电压范围覆盖8V至18V，功率要求高达1A峰值电流。两个系列均配置有20MHz 系统振荡器和35kHz 看门狗。

两个系列根据不同类型电机的控制特性配置了不同的复杂算法，如空间矢量调制（SVM）、反电磁力无传感器换向（BEMF）、限流和失速检测相结合的步进算法等。

（来源：TDK-Micronas）

两种电机控制都集成了一个用于内部和外部测量的12 位ADC、两个8 位DAC 和一个12 位PWM 模块。为了处理PWM信号，增加了16位定时器。从半桥驱动器到闪存配置，从ADC、DAC到PWM模块，HVC 4422F和HVC 4222F的功能肉眼可见的全面和强大。如此高的集成度，采用了小型高效散热的QFN40封装，也就是我们常说的小尺寸大封装。至于电机换向的问题，应该是最不用担心的。作为一家将基于霍尔效应的传感器集成到CMOS技术中的公司，其传感技术将不属于电机控制技术。

HVC 4223F

说完HVC 4422F和HVC 4222F，我们再来看看该系列的最新产品——HVC 4223F。 HVC 4223F仍然表现出极高的集成度，包括直接驱动PMSM/BLDC电机和双极电机的所有步进模块。外围模块和用户自定义软件的编程能力也经过优化，以适应各种驱动系统的特性。电子设备的高集成密度需要有针对性的电源管理以适应热工作条件。这个新的HVC 系列提供了许多与这种适应完全匹配的功能。

EPWM 模块（增强型脉宽调制）支持不同工作模式和不同类型电机中的无源和有源自由旋转电流模式（异步/同步整流），集成电流测量和D/A 转换器允许对标称电流值进行编程（例如微步进电流控制）。输出级包括过载保护（过压/过流）和诊断功能。所有集成外围模块、EPWM、D/A转换器和温度监控都可以根据工作模式进行编程。

HVC 4223F 的启停系统非常独特，支持特殊的“保持模式”，其中集成开关稳压器（降压转换器）与传统线性稳压器相比可最大限度地降低功率损耗。如何降低功率损耗一直是提高电机控制效率的难点。这个新系列给出的答案非常有竞争力。

（来源：TDK-Micronas）

带电荷泵的集成N 沟道MOSFET 半桥、带集成虚拟星点和参考电流的比较器、带三个捕获/比较模块的16 位自由运行计数器、增强型PWM，以及器件与汽车板网络的直接连接稳压器在多种电源管理模式的优化下，大幅降低电流消耗，确保领先的低功耗。

概括

从HVC系列的性能来看，我们不得不承认采用混合信号高压CMOS技术开发的整个电机控制系列在集成度方面是独一无二的。更加紧凑集成的设计和灵活的配置确实击中了工业级电机应用的痛点。