Renesas Electronics thiết kế một số IC điều khiển động cơ cho Trung Quốc
Dưới áp lực kép của tình trạng thiếu năng lượng và yêu cầu bảo vệ môi trường nghiêm ngặt, hiệu quả năng lượng cao hơn, hiệu suất năng động tốt hơn và tiếng ồn vận hành thấp hơn đã trở thành xu hướng tất yếu của thiết kế ổ đĩa động cơ. Do đó, việc chuyển đổi từ thiết kế động cơ AC truyền thống sang các lợi thế về hiệu quả, tiếng ồn, trọng lượng, tuổi thọ và các ưu điểm khác của động cơ DC không chổi than (BLDC) / động cơ bước (SM), cũng đang trở thành điểm nóng của các nhà thiết kế ứng dụng điều khiển động cơ . .
Động cơ không chổi than 120 ° DC và điều khiển động cơ bước
Như đã biết, khoảng thời gian giữa ba cảm biến Hall là 120 ° và mỗi tín hiệu Hall được chuyển đổi theo hướng của cực từ quay. Theo trạng thái của ba tín hiệu Hall, thông tin vị trí có thể được lấy một lần sau mỗi 60 ° (6 chế độ trên mỗi chu kỳ). Nếu chế độ dẫn của từng pha được chuyển đổi theo thời gian, từ thông quay được tạo ra như trong hình dưới đây, để rôto thu được một khoảnh khắc và quay.
Việc tính toán tốc độ quay của động cơ được lấy từ chênh lệch giữa giá trị đếm thời gian hiện tại và giá trị đếm thời gian trước 2π [rad]. Giá trị đếm thời gian được lấy bởi một ngắt ngoài được kích hoạt bởi tín hiệu Hall, trong đó TAU hẹn giờ luôn tự do đếm. Phương pháp đo tốc độ này được áp dụng như nhau ngay cả khi có độ lệch vị trí trong ba cảm biến Hall.
Để khởi động động cơ và lấy thông tin vị trí của rôto, cần phải cung cấp thời gian khởi động 60 ° cho động cơ. Điều này kích hoạt ngắt ngoài tương ứng với tín hiệu Hall và liên tục thực hiện điều khiển chuyển mạch để cho phép động cơ quay. Giá trị điều chỉnh của tỷ lệ nhiệm vụ tại bất kỳ thời điểm nào (n) được tính theo công thức sau, từ đó thực hiện việc điều chỉnh tốc độ quay của động cơ.
Động cơ bước là một động cơ điều khiển vòng hở, chuyển đổi tín hiệu xung điện thành chuyển vị góc hoặc dịch chuyển tuyến tính. Trong trường hợp không quá tải, tốc độ và vị trí dừng của động cơ chỉ phụ thuộc vào tần số của tín hiệu xung và số lượng xung, và không bị ảnh hưởng bởi thay đổi tải. Khi trình điều khiển bước nhận được tín hiệu xung, nó điều khiển động cơ bước xoay một góc cố định theo hướng đã đặt, được gọi là "góc bước" và việc quay của nó được thực hiện từng bước ở một góc cố định. Sự dịch chuyển góc có thể được kiểm soát bằng cách kiểm soát số lượng xung để đạt được vị trí chính xác. Tốc độ và gia tốc của động cơ có thể được kiểm soát bằng cách điều khiển tần số xung để đạt được mục đích điều chỉnh tốc độ.
Được thiết kế cho thị trường Trung Quốc
Đối với các ứng dụng điều khiển động cơ ngày càng hoàn thiện của Trung Quốc, Renesas Electronics đã giới thiệu một số sản phẩm MCU dành riêng cho thị trường Trung Quốc, nhằm đạt hiệu suất xử lý cao với mức tiêu thụ điện năng thấp nhất, tăng cường sức mạnh tính toán và các chức năng ngoại vi.
Sê-ri R7F0C009
R7F0C009 là một máy vi tính đơn chip công suất nhỏ được phát triển bởi Renesas Electronics cho xe đạp điện, dụng cụ điện, đồ gia dụng và các ứng dụng khác cần điều khiển động cơ không chổi than DC. Lõi RL78 không chỉ có bộ dao động trên chip có độ chính xác cao (± 2%), CPU có tần số hoạt động 24 MHz và các chức năng tích hợp tiêu chuẩn khác. Nó cũng sử dụng một lệnh nhân và tích lũy nhân từ họ R8C với các bản ghi Theo dõi có thể kiểm chứng, như bộ đếm thời gian RD / RJ, bộ điều khiển liên kết sự kiện, op amp 1 kênh và bộ so sánh tương tự 2 chiều, cho phép hệ thống được xây dựng tại chi phí tổng thể thấp hơn cho kích thước nhỏ gọn hơn và tiêu thụ điện năng thấp hơn.
Chuỗi MCU được cấu hình với 30-44 chân và tối đa 16KFlash. Con chip này tích hợp tới 12 kênh ADC và bộ hẹn giờ dành riêng cho điều khiển động cơ RD cho ổ đĩa ba pha. Nó đặc biệt thích hợp cho các động cơ không chổi than DC vì nó có thể tạo ra 3 cặp dạng sóng PWM không chồng chéo và đảo ngược.
Bộ điều khiển liên kết sự kiện (ELC) có thể sử dụng bộ hẹn giờ để kích hoạt (tự động / trì hoãn) lấy mẫu A / D mà không cần sự can thiệp của CPU để cải thiện hiệu suất điều khiển động cơ.
R7F0C009MCU cũng tích hợp bộ khuếch đại khuếch đại và bộ so sánh có thể lập trình để hỗ trợ so sánh 2 kênh (có thể chọn tốc độ cao / thấp), chế độ di chuyển tốc độ cao (phản hồi dòng điện của động cơ để bảo vệ quá dòng) và chế độ di chuyển tốc độ thấp (phát hiện pin) được sử dụng để bảo vệ giám sát hiện tại.
Ngoài ra, hầu hết các chân của MCU có thể hỗ trợ đầu ra dòng điện lớn 40mA, có thể giảm số lượng các thành phần ổ đĩa ngoài và giảm thêm chi phí. Renesas Electronics cũng cung cấp các thiết kế tham khảo cho bộ điều khiển xe đạp điện và công cụ điện không chổi than DC cho bộ vi điều khiển động cơ, rút ngắn thời gian nhập cảnh của khách hàng và chu kỳ phát triển sản phẩm.
Dòng R7F0C014
Thị trường mục tiêu của loạt vi điều khiển R7F0C014 bị khóa trong điều khiển động cơ biến tần, modem phần mềm, thiết bị gia dụng, thiết bị di động, thiết bị y tế và chăm sóc sức khỏe và các thiết bị điện tử tiêu dùng, thiết bị văn phòng, thiết bị công nghiệp và các lĩnh vực khác. Sê-ri cũng có lõi RL78 và có sẵn trong các gói LQFP 32 pin (khoảng cách pin 0,8mm) và gói pin 64 pin (0,5mm và 0,65mm).
R7F0C014 không chỉ có bộ dao động trên chip có độ chính xác cao (± 1%), CPU tần số hoạt động 32 MHz và các chức năng tích hợp tiêu chuẩn khác, mà còn sử dụng họ R8C tích lũy nhân và nhân nhanh hơn so với RL78 / G13 loạt. Chức năng lệnh với dấu vết có thể kiểm chứng, chẳng hạn như bộ định thời RD / RG cho ổ đĩa ba pha, bộ điều khiển truyền dữ liệu, bộ điều khiển liên kết sự kiện, có thể đóng khung hệ thống với chi phí thấp hơn cho kích thước nhỏ gọn hơn và tiêu thụ điện năng thấp hơn.
Ngoài ra, nó cũng hỗ trợ hoạt động điện áp rộng (điện áp làm việc 1.6V-5.5V) và tích hợp một số lượng lớn các chức năng để hỗ trợ bảo mật chức năng (như chức năng kiểm tra bộ chuyển đổi A / D) và Flash công suất lớn (128KBFlash , Flash dữ liệu 8KBRAM, 8KB), người dùng có thể thêm một số lượng lớn các mã liên quan đến bảo mật để đáp ứng các yêu cầu về bảo mật và truyền thông.
Sê-ri R7F0C806 / 807
Sê-ri vi điều khiển R7F0C806 / 807 có bộ dao động trên chip có độ chính xác cao ± 2% (TA = 0 + 40 ° C), cho phép chạy CPU lên đến 20 MHz với thiết lập lại và theo dõi bật nguồn tùy chọn tích hợp bộ hẹn giờ. Nó giúp hệ thống đạt được kích thước nhỏ gọn hơn và tiêu thụ điện năng thấp hơn, làm cho toàn bộ hệ thống có chi phí thấp hơn. Ngoài ra, R7F0C806 / 807 có mạch điều khiển đầu ra thời gian thực tích hợp có thể đồng thời đạt được đầu ra 8 kênh thông qua chế độ đầu ra PWM của bộ hẹn giờ, giúp khách hàng phát triển điều khiển động cơ DC không chổi than và điều khiển động cơ bước (hai cùng một lúc).
Có sẵn trong các gói SSOP và SOP 20 chân, và trong dãy flash 4KB-8KB, gia đình này rất lý tưởng cho các thiết bị nhỏ và các ứng dụng tiêu dùng đa năng.
Trong các ứng dụng thực tế, bằng cách sử dụng chức năng đầu ra PWM của TAU, có thể điều khiển một động cơ DC hoặc hai động cơ bước; bằng cách tạo ra một ngắt gây ra bởi INTP0, đầu ra có thể bị cắt; bằng cách cài đặt phần mềm, nó có thể bị buộc phải cắt bỏ. Chọn giữa bốn đầu ra của đầu ra Hi-Z, đầu ra mức thấp, đầu ra mức cao và vô hiệu hóa đầu ra cắt.
