一個低成本的FOC控制方案分享
加入技術交流群
通常小體積封裝的MCU有著成本較低的優勢，被廣泛用于BLDC電機的六步方波控制中，此類應用對MCU的各類資源要求較低，小體積封裝的MCU往往能夠勝任。
而基于FOC的PMSM電機開發中，對MCU的運算能力和ADC速度等各類資源有著較高的要求，大部分現有的小體積封裝MCU無法滿足此類需求。
沁恒微電子的青稞RISC-V處理器全棧MCU系列產品中，CH32V203F8和CH32V203G8兩款小封裝V203芯片的推出，能夠滿足上述需求。
以TSSOP20封裝的CH32V203F8為例，系統主頻最高可達144MHz，支持單周期乘法和硬件整數除法，硬件整數除法在9個指令周期內完成，有著遠強于普通MCU的處理能力，完全能夠快速處理FOC控制的復雜運算；
內置64KB Flash和20KB RAM，完全能夠滿足絕大部分FOC控制所需的存儲資源；
內置2個獨立12位ADC，有著9路可配置采樣通道，采樣速度最高可達1M/S，能夠完成FOC控制的高速采樣要求；集成1路高級定時器接口，可用著電機控制輸出；
內置1組8路通用DMA，可用著定時器和ADC協同工作，特別是用于單電阻方案中電流采樣控制；
內置2個OPA，可用著電流放大和短路保護；
可選配置1路USB或SWD或IIC或UART接口，用于配合虛擬示波器進行波形觀測、代碼仿真或下載、外部數據交換等。
以CH32V203F8為控制MCU的單電阻無感方案硬件原理圖如下：
如圖4所示，母線電流經過差分放大電路放大后，可以直接通過所在運放輸出腳的ADC采樣，如PA4選擇為OPA2的輸出腳，也可以啟用ADC4進行采樣。OPA1的輸出腳，可配置內部直連高級定時器1的BKIN腳。
如圖5所示，利用ADC0、ADC1和ADC2三個通道對端電壓進行采樣，可以用于順逆風啟動時的位置判斷，這三個引腳同時也是通用定時器2的捕獲輸入通道。
如圖7所示，得益于CH32V203的低運行功耗，可用LDO直接進行15V轉3.3V，在U9輸入端加RC電路，可以增強MCU電源穩定性，并承擔部分耗散功率。
如圖8所示，MCU的1&2腳為多功能復用引腳，內部可通過代碼配置為SWD、USB、I2C、串口或普通IO，實現代碼下載調試、虛擬示波器波形觀測等功能。
如上所述，雖然CH32V203F8等小封裝MCU，引腳較少，但能滿足電機控制的基本外設需求，并有著同封裝MCU不具備的主頻等優勢，可靈活應用在低成本電機FOC控制領域。
來源：21ic論壇
作者：我芯永恒
*博客內容為網友個人發布，僅代表博主個人觀點，如有侵權請聯系工作人員刪除。
