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家电电动控制MCU

菜鸟
2021-01-04 13:54:46    评分

关于电机控制方案,DSP、MCU和FPGA各有其优特点。DSP因为数据处理能力强、运算速度快,适用于高端复杂的电机系统控制,但它依赖于软件算法的成熟度和稳定性,对开发者的要求比较高。FPGA通过集成逻辑电路及专用电机驱动电路,能够很好地适用于客户化的电机驱动,但在电机控制的通用性方面略有不足。MCU通常侧重于I/O接口的数量和可编程存储器的大小,非常适用于有大量的I/O操作的场合,所以广泛应用在低成本,低功耗和对精度要求不高的系统中。但由于本身处理能力有限,应用的场合受到了比较大的限制。
 
电机对能耗的贡献率在美国接近50%,因此降低电机能耗能有效地提高能源利用率,而采用先进的微控制器(MCU)技术来实现电机控制是一种有效的方法。降低能耗的一个主要对象是电机,它消耗了美国总能耗的大约50%。家庭里随便都可以找到超过50个电机,一般会有70到80个,在工业领域,工厂自动控制对电机的利用也很广泛。
 
MCU技术使得电机能在更低的成本下更高效地运行。在某些市场上能加快从机电向电子控制的转变,从而能实现变速电机控制以优化电机的工作效率,并在器件的层面上降低所有应用的成本。低成本无刷直流电机控制MCU与经常应用在电机控制中的有刷电机相比,MCU控制的无刷直流(BLDC)电机消除了刷子磨损和弧形机构,这样电机的寿命本质上仅仅受限于轴承的寿命。基于MCU的BLDC电机系统的优势还包括高效率、高转矩-惯量比、更高的速度性能、低噪声、更好的热效率和低EMI特性。  
 
在很多电机控制应用中,故障安全操作非常重要。带有故障安全时钟监视器(一个内部RC振荡器,可以在晶振产生故障的时候用作备用时钟)的MCU使设计工程师可以用能提供高可靠性的数字控制。像在PWM上的可编程停滞时间延时使切换噪声最小化,可以减少数周的开发时间,并满足关键的程序最终期限要求以使新产品得以面市。在所有的情况下,带有可靠闪存的MCU提供快速面市的可能,以及在安装之前或在使用中根据要求变化来调整的灵活性。市场推动因素及解决方案家用电子设备中的电子电机控制要求、工业和汽车市场促进了对具有先进的电机控制外设的MCU的需求。
 
在家电市场部分,需要性能提高的电机控制来满足政府规划标准,洗衣机是高性能电机控制的一个重要的领域。直接驱动的洗衣机消除了电机轴与洗衣机搅动器之间的传动带,允许不同的速度和搅动器模式。一个生产商的完全重新设计的洗衣机与传统的洗衣机相比较,减少消耗38%的电量和17%的水。电机控制MCU根据洗衣量和类型调整电机的功率。然而家电用户依然对最初的购买价格很敏感,因此生产商必须不断降低它们的开发和生产成本,以使更先进的电器能为更多的消费者所接受。




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