本帖最后由 AutoChips2013 于 2022-4-15 19:03 编辑
AutoChips完成新一代功能安全MCU AC7840x电机板设计与制作
在新一代功能安全MCU AC7840x回片并点亮后，近日AutoChips成功完成基于AC7840x的电机板设计及制作。同时，也完成了基于AC7840x定点及浮点的电机控制算法代码的编写与调试，无感FOC、有感FOC、方波BLDC等控制方式均可正常运行。
AC7840x电机板采用叠板形式设计
AutoChips新一代MCU AC7840x电机板采用叠板方式设计，方便主控最小系统的更换与维修。上面一层带有AC7840x芯片的小板为控制板，下面一层为驱动板。该电机板不仅可以用于新一代的MCU，还可快速适配AutoChips上一代MCU产品AC7801芯片，只需将上层小板更换为AC7801芯片对应的小板即可，下层驱动板可多颗芯片共用。
图：AC7840x电机板
AC7840x电机板支持多种通讯方式 AC7840x电机板支持LIN通讯、CAN通讯、SPI通讯、USB通讯以及直接UART通讯等多种通讯方式，可满足车类，工业类，消费类等的初步调试需求。 AC7840x是基于ARM®Cortex-M4F内核的车规级MCU，符合ISO26262功能安全ASIL-B，支持AUTOSAR V4.3，提供MCAL及配置工具；支持SHE，支持通信加密及安全启动，并且拥有更大Flash与更多的引脚，是AutoChips MCU产品布局的又一突破。如今AC7840x电机算法已经完成，芯片验证工作还在进行中，预计2022年年底正式量产，拓展国产MCU在汽车电子领域的应用。
AC7840x电机板介绍
1、硬件电路介绍
（1）电源采用DCDC降压电路，直流电压输入范围可支持8-60V。
（2）母线电压采样电路，需保证分压后的电压在MCU供电电压范围内。
（3）MCU供电选择电路，电机板默认使用5V供电，3.3V作备用。
（4）PWM打印电路，方便软件调试，用于输出相关波形。
（5）编码器及霍尔传感器电路，Autochips电机板可以支持编码器及霍尔传感器场合应用。
（6）电流采集电路，Autochips电机板采集了三相UVW相电流以及母线电流，故而可以支持单电阻、双电阻及三电阻采样场合。还采集了平均母线电流，用作相关保护及控制使用。此外，还具备硬件过流保护功能。
（7）PWM驱动电路，上下桥臂MOS均为高电平导通。
2、电机算法
AC7840x芯片支持浮点运算，因此7840x电机算法代码既可以使用定点算法，也可以使用浮点算法，客户可以根据自身需求灵活选择使用定点或者浮点代码。
AC7840x支持的电机控制算法同之前AC7801及AC7811芯片一致，具体类型如下：
| AC78xx 系列 | AC7801 | AC7811 | AC784x | | Cortex-M0+ | Cortex-M3 | Cortex-M4F | | 方波控制 | √ | √ | √ | | 矢量控制 | √ | √ | √ | | V/F控制 | √ | √ | √ | | 单电阻采样 | √ | - | √ | | 双/三电阻采样 | √ | √ | √ | | 霍尔/正交编码器 | √ | √ | √ | | Hall自学习 | √ | √ | √ | | 滑模观测器 | √ | √ | √ | | 磁链观测器 | √ | √ | √ | | 模型参考自适应 | √ | √ | √ | | 脉冲注入 | √ | √ | √ | | 高频注入 | √ | √ | √ | | 电流前馈解耦 | √ | √ | √ | | PID参数自整定 | √ | √ | √ | | 弱磁控制 | √ | √ | √ | | MTPA | √ | √ | √ | | 能量回收 | √ | √ | √ | | 母线电流估算 | √ | √ | √ | | 功率估算 | √ | √ | √ | | 节能算法 | √ | √ | √ | | 死区补偿 | √ | √ | √ | | 过调制算法 | √ | √ | √ | | 电机参数识别 | √ | √ | √ | | 电机保护 | √ | √ | √ |
3、7840x电机板无感FOC控制相关实验波形
（1）开环I/F启动波形
使用强吸预定位+开环I/F方式将电机拖动至较高转速，再进入无传感观测器闭环控制。可以看见开闭环切换过程平缓，相电流无冲击。（图中黄色为观测器角度、蓝色为开环I/F角度、绿色为相电流）
（2）开环I/F与观测器双向可逆切换波形
上图为观测器闭环运行时，若外界出现扰动或突加载等工况时导致电机转速降低后会从闭环状态切回开环I/F运行，可以防止转速过低无传感观测器无法准确辨识角度问题，并增加低速带载能力。
上图为电机进入开环状态后，若外界有增速指令或者扰动及负载降低后，电机会从开环I/F状态切换回无传感观测器闭环状态运行。可以看出无论是开环切入闭环还是闭环切入开环，切换过程都非常平滑，相电流无冲击。
（3） 高频注入算法启动波形
上图为Autochips高频注入算法启动波形，在准确获取电机转子初始位置后可以平稳启动，该方式不仅适用于内置式PMSM，也适用于无凸极性的表贴PMSM。
以上仅介绍无感FOC控制方式的相关波形，当然Autochips电机算法也支持带霍尔或者编码器的有传感方式及方波控制算法等。
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厉害了我的哥