将最新技术应用在BLDC电机控制设计中

从简单的家用电器到需要多台电机的工厂中的先进工业设备，电机无处不在。技术创新的速度不断提高，电机的应用越来越多样化。简单的直流电机可以通过开关来控制，而电子控制则由 MCU 或 MPU 执行，以调整速度、扭矩，在某些情况下还可以精确定位。此外，随着各个地区采用节能法规，公司必须开发产品，以实现高效电机控制，同时减少功耗。

由于冠状病毒大流行，现在越来越多的人在远程工作并在家里花费更多时间，因此对家用电器的需求已经增加并发生了变化。空调换机需求上升，厨房电器销量代替出行，尤其是高端机品类销量增加。反过来，电机设备开发商也面临着以低成本实现新功能早期上市的挑战。

瑞萨多年来一直通过开发 MCU 和各种电机控制解决方案来支持这个市场。因为我们知道制造商需要完整的系统以及旨在帮助实现这些苛刻的设计要求的设备，所以瑞萨还一直在创建一个电机控制参考解决方案库，也称为成功组合。其中最新的是BLDC 牵引电机驱动设计。

这种新的电机控制获胜组合围绕两个专用电机控制设备构建，即 RA6T2 MCU 和 RAA227063 三相智能 MOSFET 驱动器。这两款设备完美结合了处理速度和功率效率，非常适合需要小型化的牵引电机，例如用于工厂搬运机器人等的牵引电机。RAA227063 集成了电源管理，直接从电池为驱动器和 RA6T2 供电，从而减小了电路的整体尺寸。可编程 RAA227063 允许设计人员通过简单地修改 MOSFET 并使用软件调整压摆率、死区时间和栅极驱动来针对不同的功率水平优化逆变器功率级。RA6T2 配备丰富的接口选择，如串行通信、SPI、I2C、

图 1：牵引电机获胜组合的 BLDC 电机控制

电机控制的新特色设备

RA6T2 MCU是 RA 系列电机控制专用标准产品 （ASSP） 中的第二款产品，它结合了 Arm® Cortex® M33 CPU、高速闪存和电机控制系统所需的外围功能。

图 2：RA6T2 框图

RA6T2 的一个主要特点是其 CPU 和以 240 MHz 运行的闪存实现的高实时性能。高速缓存对高速 CPU 有效，但在低速闪存访问的情况下，由于高速缓存未命中惩罚，性能会下降。对于顺序程序，预取功能和缓存提供稳定的峰值性能。通常，电机控制程序会生成分支指令和中断，因此访问闪存是不可避免的，因为会造成未命中惩罚。即使在 RA6T2 中发生高速缓存未命中并访问闪存，由于其高速性，性能仍可保持。这对于实时性能至关重要的电机应用来说是一个很大的优势。

图 3：RA6T2 实时性能

RAA227063是一款高精度、高效率的智能三相驱动器，无需更改硬件即可驱动各种电机配置和电机控制算法，从而简化 BLDC 电机设计。它可以与任何 MCU 轻松配对，因此客户可以根据自己的应用需求扩展 MCU。集成模拟电源组件可节省电路板空间、降低 BOM 成本并易于调整。

RAA227063 集成了三个半桥智能 MOSFET 驱动器，能够驱动多达三个 N 沟道 MOSFET 桥，并支持 4.5 至 60V 的桥电压。每个栅极驱动器通过可编程驱动强度控制支持高达 1A 的拉电流和 2A 的灌峰值驱动电流。实施可调节和自适应死区时间以确保稳健性和灵活性。有源栅极保持机制可防止米勒效应引起的交叉传导，并进一步增强鲁棒性。它采用 7 mm x 7 mm 48 引脚 QFN 封装。

图 4：RAA227063 框图和特性

我们还创建了一个电机控制开发套件，包括用于 3 相 BLDC 电机的电机和逆变器板，以构建一个设计人员可以自行评估电机最新瑞萨电机控制解决方案的环境。

审核编辑：郭婷