选择最适合的电机控制方案:MCU、DSP还是FPGA?
不同应用对电机控制器的要求有很大的区别。目前市场上的控制器/驱动器解决方案各有千秋,包括了针对特定简单应用的标准控制器/驱动器、以及采用外部缓冲栅极驱动器和功率级的MCU、DSP和FPGA。
MCU是目前市场主流的电机控制方案,适用于高、中、低端电机控制。通过内部集成的电机控制模块,可简化客户对于电机控制的开发;而相对于DSP较强的控制功能,能更好地实现电机的伺服控制和保护功能。此外在32位处理器,通过提高运算处理速度,也可以很好地实现空间矢量、磁场定位和PD闭环调节的复杂控制。
对于小型BLDC冷却风扇等简单的低功耗电机控制应用来说,专用标准电机控制IC可以实现低成本。但对要求苛刻的应用来说,就更适合使用DSP、MCU和FPGA,因为可以增加其他系统管理功能,例如监测电机参数和状态,以及与主机系统的通信等。“不过,DSP、MCU和FPGA需要外部栅级驱动器和功率器件。”Diodes全球策略市场经理Khagendra Thapa表示。 “目前,8位MCU主要用于低成本,低性能场合,16位、32位DSP/MCU则用于中/高性能场合。其中DSC的性价比是比较高的。”飞思卡尔微控制器事业部高级系统工程师Charlie Wu指出,“FPGA主要用于与DSC/MCU配合产生特殊的PWM信号,它主要用于大功率应用场合。”
“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,如实现交流感应电机的空间矢量控制算法、无传感器的空间定位等,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。此外因为内核电压及接口电平主要是3.3V或者1.8V,对电机驱动器需要相关电平的驱动电路支持。“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。”
“单片机带DSP的功能一般运用于比较高端的,速度要求比较快的应用。英飞凌的16位单片机和32位单片机都是带 DSP功能的单片机,其中32位支持浮点运算。”“FPGA有自己的特点,它很灵活,但入门门槛高,单价高。一般用于量不大的领域
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