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馬達控制技術趨勢

本文作者:編輯部       點擊: 2014-04-18 09:27
前言:
馬達一直是工業應用中的耗電大戶,全球40%的電能是被馬達所消耗 ,在提升工廠自動化水準此一需求的推動下,提高工業馬達功率效率和性能的需求也是水漲船高。除了各國政府也積極推出相關政策和標準來向此目標邁進,馬達控制晶片廠商也在MCU與控制演算法上不斷尋求創新,致力於設計出新型高效能、低成本的解決方案。
 
 
 
ADI混合信號控制處理器為工業馬達帶來革命性變化
ADI(Analog Devices)針對馬達控制推出一款混合信號控制處理器ADSP-CM40x,這款處理器整合了準確度高達14位元的業界唯一一款嵌入式雙通道16位元類比數位轉換器,搭載了一枚240-MHz浮點ARM® Cortex™-M4處理器核心。設備製造商要求高準確度、伺服封閉迴路控制、馬達驅動、太陽能光電轉換器(Solar PV Inverter)和其他嵌入式工業應用,以提高其產品的能源效率和性能。ADSP-CM40x憑藉較高準確度的類比轉換性能,大幅實現了這些目標。
 

 
ADSP-CM40x系列是ADI公司針對精密控制應用開發的新一代混合信號控制處理器家族中的第一位元成員。ADSP-CM40x不但具有出色的類比轉換性能和高達380奈秒的轉換速度,同時具備多種其他特性,比如,全面的sinc濾波器實現模式,使其可以直接與用於分流電阻式電流檢測系統架構中的隔離式Σ-Δ型調變器(AD7400A/AD7401A)介面。採用內建sinc濾波器可以節省以FPGA實現同一功能所需要的成本和工程資源。
 
突破性的ADSP-CM40x混合信號處理器,加上ADI現有iCoupler®隔離式產品組合(閘極驅動器、Σ-Δ型轉換器和收發器)、同步取樣類比數位轉換器、旋變數位轉換器和功率因數校正控制器,進一步鞏固了ADI公司作爲整個馬達控制信號鏈領域解決方案領導廠商的地位。
 
借助MathWorks的ARM Cortex-M最佳化型嵌入式Coder和工具套件,ADI公司將進一步增進系統開發價值,基於嵌入式平臺提供從類比到產品化代碼實現的全面設計能力。這種結構定義了一個完整的、以模型為基礎的開發平臺,使工程師可以集中精力,以更快的速度開發出能效比更高的系統。”
 
Microchip三相直流無刷配套元件實現完整、強大的馬達系統解決方案
Microchip Technology推出一款帶電源模組的新型三相BLDC馬達驅動器 MCP8024。該元件能夠為dsPIC數位信號控制器(DSC)和PIC微控制器 (MCU) 供電,同時驅動六個N通道MOSFET。客戶可以實現更佳性能和更高的穩定性,同時提高效率、降低系統成本,並縮短產品上市時間。

 
MCP8024可在6V至28V的寬廣電壓範圍下工作,並可承受高達48V的暫態電壓。該設備為一個完整的馬達系統設計提供高度整合的類比,例如三相電流感測運算放大器、過電流比較器、MOSFET驅動器和一個雙向通訊介面。使用外部的 MOSFET 時可設定驅動器的 Dead-Time管理、驅動器遮斷時間控制以及過流限制(OCL)顯著提高了靈活性。可調整的交換式降壓型直流-直流轉換器提供了高效率優勢,可做為多種微控制器供電來源,此外,從 -40°C至+150°C(最高溫度)的較大工作溫度範圍使得MCP8024可以在汽車引擎蓋下等惡劣環境中使用。    
 
MCP8024提供熱增強型40接腳5mm x5mm QFN封裝和48接腳TQFP 7mm x 7mm 封裝。MCP8024非常適合廣泛地應用於汽車市場,例如暖通空調鼓風機和幫浦,以及工業市場中的風扇、動態控制和機器人技術等。

TI InstaSPIN™-FOC無感測器馬達控制技術周年有成
德州儀器 (TI) 為慶祝革命性突破 TI InstaSPIN™-FOC (磁場導向控制) 馬達控制技術推出一周年,宣佈推出全新升級與 C2000™ InstaSPIN 工具生日特惠活動。InstaSPIN-FOC 突破性馬達技術讓馬達控制系統設計人員透過不斷變化的速度和負載,在幾分鐘內識別、調節和全面控制任何類型的三相同步或非同步馬達。InstaSPIN-FOC 無需機械轉子感測器,不僅可降低系統成本,還可使用 TI 無感測器觀察軟體演算法 FAST™(通量、角度、速度與扭矩)提高工作效率與可靠性,該演算法嵌入在部分 TI 32 位元C2000 Piccolo™ 微控制器 (MCU) 的唯讀記憶體 (ROM) 中。最新版本中最重要的更新為非同步感應馬達的更穩健馬達參數解決方案,能支援現有矽晶片及馬達套件。
TI 在馬達驅動與控制方面擁有豐富的經驗,推出廣泛系列的類比與微控制器產品以及全面性的工具、軟體與支援,可提供高效率、高可靠性且低成本的馬達解決方案。客戶可獲得具有最佳效能的理想解決方案,快速啟動包括 AC 感應 (ACIM)、有刷 DC、無刷 DC (BLDC)、PMSM 以及步進在內的各種馬達。
 
Silicon Labs BLDC馬達控制解決方案5分鐘上手
Silicon Labs(芯科實驗室有限公司)推出無刷直流(BLDC)馬達控制參考設計,特別針對採用Silicon Labs C8051F85x/6x微控制器(MCU)的BLDC應用而設計,具有使用就緒的完整硬體和軟體。Silicon Labs全新參考設計提供了完整的系統層級解決方案,可有效加速嵌入式開發,適用於各種馬達控制應用,包括遙控直昇機、電動玩具車、電子調速器、個人電腦和電風扇、電動工具(例如切割器、電動剪刀、割草機、釘槍和電動釘書機)以及小家電(例如攪拌器、研磨機、電動牙刷和真空吸塵器)等。

C8051F85x/6x系列產品為具有成本效益、基於8051的高效能MCU,能夠以最大50,000 rpm速度驅動參考設計套件上的6極馬達,也有助於開發人員降低整體系統成本,因為完全消除了傳統設計所需的大量外部元件,例如晶體振盪器、基準電壓、電平轉換器、溫度感測器和其他離散式元件。
 
快捷半導體無刷直流馬達驅動方案
FCM8201解決方案特點:
• 工作電壓範圍:10V to 17V支援空間向量調變(Space Vector Modulation)
• 支援弦波及方波控制
• 內建誤差放大器,用於轉矩迴路控制
• 工作周期(Duty)控制
• 角度偵測鎖相回路
• 可偵錯的電流領先相角
• 兩種操作模式:獨立控制或通過 SPI 控制
• 可偵錯Soft-switching(Dead Time)
• 同步整流控制(Synchronous Rectifying Control)
• OVP、UVP、OTP
• 功率晶體過電壓保護
• 逐週期(Cycle-by-cycle)和短路(Short-circuit)過電流保護
• 可調適的超載計時器(OC Timer)
 
安森美半導體 無刷直流馬達驅動方案
LV8824解決方案特點:
• 工作電壓 7V-33V
• 輸出電流 50mA
• 內建三相半橋驅動
• PWM 偵錯
• FG 速度回授
• 帶正反轉和刹車功能
• 支援節能模式
• 過流保護、欠壓保護、過溫保護
 
東芝無刷直流馬達驅動解決方案
TB67B000HG解決方案特點:
• 一個控制器和一個高壓驅動器整合於一個封裝中。可以選擇正弦波PWM驅動器或寬角度整流驅動器
• 由 IGBT(絕緣閘雙極型電晶體)構成的三個半橋單元
• 內建振盪器電路
• 上管自舉電源:內建自舉二極體
• 內建過電流保護、異常位置信號保護、熱關斷、欠壓鎖定,以及馬達鎖檢測
• 片上穩壓器
• 工作電源電壓範圍:VCC=13.5至16.5V
• 馬達的工作電源電壓範圍:VBB=50至450V
 
台廠搶進高效馬達市場 UL啟動馬達能效測試實驗室
全球權威產品測試認證機構UL 近日獲美國能源部 (DoE) 認可為當前唯一的小馬力馬達產品能效測試認證單位,並率先在台灣建置「三相馬達能效實驗室」,這是台灣唯一一家由國際認證機構建立的專業馬達能效測試實驗室,將有助於台灣製造商就近瞭解和進行產品能效的測試評估。

馬達產品廣泛使用於工業及消費產品上,近年由於受節能趨勢引領,又處於汰舊換新期,因此全球馬達市場可期。根據市場調查機構M&M的研究報告指出,單就全球高效馬達市場就可望從2012年的317.9億快速成長到2018年的914.6億元美金,年複合成長率 (GAGR) 高達19.67%。
 
以美國市場為例,美國能源部 (DoE) 要求自 2015 年 3 月 9 日起,輸入美國市場介於 1/4 到 3 馬力的單、三相馬達,將被強制要求符合美國能源獨立與安全法案的能效要求。這不單只是規範單獨要進入美國市場的馬達產品,同時也會要求安裝在終端產品裡的馬達產品。
 
目前除了美國有法令要求馬達能源效率等級,加拿大、歐洲、墨西哥、中國、日本、韓國以及部分南美洲國家都已開始各自公告馬達能源效率的相關法令。台灣經濟部能源局也已開始與工研院合作,制定馬達相關能效等級規範。
 
UL 除可提供符合美國 DoE 及加拿大 NRcan 能源法規的測試認證服務,亦可同時進行符合大多數歐洲和亞洲國家的 IEC 能效測試。

 

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