RX62T微控制器和功率器件相结合的电机控制解决方案

本文介绍了 RX62T 微控制器和功率器件相结合以提供电机控制解决方案。它简要描述了逆变器控制方法的实施，以提高电器的能效，提供高处理性能和灵活性功能，以及通过使用 RX62T 微控制器实施 PFC 来减少不需要的谐波。

对停止全球变暖的必要性等环境问题的认识不断提高，不仅关注减少电力消耗（能源效率），而且关注增强太阳能和其他产生能量的系统（能源发电）以及改善储存能量的系统（储能）。实施解决方案的一项关键技术是逆变器控制及其相关应用。RX62T 32 位微机 (MCU) 组提供增强的逆变器控制功能等。这些多功能设备不仅能够执行非常高效的电机控制，而且当芯片与 MOSFET 或其他功率设备一起使用时，它们还可以提高最终产品的能效。

实施逆变器控制方法使电器更节能

逆变器（DC-AC 电源转换器）的使用正变得越来越普遍，专注于从火车和工业设备到家用电器等一系列领域的节能应用。由于逆变器控制的驱动系统仅提供与负载所需的电力一样多的电力，因此电力损耗低，这通常会带来更好的能源效率。在家电领域，洗衣机、空调、冰箱等产品耗电量大，对变频控制的要求尤为严格。

提供高处理性能和灵活的功能

RX62T 组中的 32 位微型计算机具有增强的电机控制功能，可简化无传感器矢量控制应用。它们在 100MHz 下运行时可实现 165DMIPS 的性能，并包含一个内置浮点单元 (FPU)。这种处理性能是 SH-2 RISC 芯片 (SH7149) 的 1.6 倍，尽管功耗降低了 40%，但可以充分发挥其优势。例如，最新的洗衣机和烘干机除了驱动洗衣机滚筒的电机外，还包括用于烘干功能的鼓风机电机和热泵。在这种类型的家用电器中，RX62T MCU 简化了电子设备，因为这个驱动多个功率设备的芯片可以对所有三个电机执行矢量控制（见图 1）。

洗衣机和烘干机的应用示例。单个 RX62T MCU 与 MOSFET 和 IGBT 相结合，以提高电源效率。

将 RX62T MCU 与功率器件组合，实现逆变器控制的整体解决方案

设计降低功耗的控制系统不仅仅需要选择最佳的 MCU 来实现复杂的电机控制；选择合适的功率器件对于许多应用也至关重要。当 RX62T MCU 与功率器件（例如用于低功率电机的 MOSFET 或用于涉及更大功率的应用的 IGBT）结合使用时，它们的优势将得到增强。图 1 所示的典型洗衣设备设计说明了这一点。

瑞萨电子计划提供的直流电机控制演示板提供了当 RX62T 芯片与正确的电源设备结合使用时可用的节能指示。该板将 RX62T MCU 与 RJK0654DPB 相结合，RJK0654DPB 是一款低损耗功率 MOSFET，就其额定电压而言属于第十代产品（参见图 2）。RJK0654DPB 使用 0.18?m 工艺技术来最小化导通电阻和栅漏电容。事实上，它的性能指标（由导通电阻和栅漏电容的乘积计算）比八代器件好60%。该 MOSFET 具有采用无线配置的小型封装，可实现低热阻和电阻。

演示板采用三分流设计，支持无刷直流电机，可通过USB连接PC，方便显示和修改板的直流电机控制参数。提供示例软件代码、电路图和电路板布局数据。虽然演示板包含一个 MOSFET，但它也可以容纳其他功率器件，例如 IGBT，因此工程师可以使用最适合应用的电子配置快速开始开发和测试。

通过使用 RX62T 实施 PFC 来减少不需要的谐波

除电机控制外，RX62T MCU 的逆变器控制功能还可用于功率因数校正 (PFC) 等应用。随着全球谐波管理标准日益严格，PFC 控制变得越来越重要。
执行 PFC 控制的两种方法是部分开关法和有源滤波器法。部分开关方法具有简单的电路，但在低负载运行时难以满足谐波标准。相比之下，有源滤波方式电路更复杂，可以满足全范围负载的标准，并允许升压线圈、电容器和其他组件更小。

RX62T MCU 可以通过软件实现部分开关式的简单 PFC 控制。对于用作有源滤波器 PFC 方法的大功率应用，当它与 R2A20131 等 PFC 控制 IC 一起运行时，它可以提供高效的电机控制和改进的功率因数校正。瑞萨电子正在考虑开发包含 PFC 控制功能的演示板。

除了 PFC 控制之外，RX62T 芯片的其他逆变器类型应用包括不间断电源和 DC-AC 转换器，如用于太阳能电池的转换器。这些多功能 MCU 有助于设计具有多种优势的整体解决方案，包括缩短开发时间和节省成本。重要的是，这些设备不仅可以通过电机控制来提高能源效率，还可以根据情况添加逆变器、转换器和其他电路块。

编辑：hfy