MC03x性价比之王服务器风机方案评测

只看该作者 · 2022-12-16 14:57

本帖最后由 AaronPMSM 于 2022-12-16 14:52 编辑

#申请原创#
最近想找个国内的芯片来开发服务器风机的方案，由于这种方案非常在意成本与方案集成度，在业内咨询了一下，最近有什么电机驱动MCU比较火，比较适合拿来开发，在网上搜到了这个文宣”凌鸥引领黑科技：20万高转速、高集成、小封装，性价比之王”，资料研究后，发现刚好具备了服务器风机需要的特性，高转速、高集成、与价格优势，进一步的深入的研究一下此产品，参考了一下产品的roadmap如下图。

经过谘询代理商后，得知性价比之王就是里面的MC03X了，看了下一些比较看重的规格如下列

48MHz 32 位 Cortex-M0 内核，硬件除法协处理器。
32kB flash，带 flash 防窃密功能，4kB RAM。
内置 4MHz 高精度 RC 时钟，全温度范围精度 ±1%。
集成 2 路 OPA，可设置为差分 PGA 模式，集成两路比较器，集成LDO。
集成 1 路 12bit SAR ADC，1.2Msps 采样及转换速率，共 11 通道。
双N预驱或P+N预驱两种可选。

过去在服务器风机这个行业做了一些方案，也采了不少坑，来依序分析一下这些规格其中的亮点。

高精度RC时钟全温度范围精度 ±1%相当重要，因为服务器风机行业要求转速精准度，但因为成本因素又不能使用外部晶振，通常都只能使用内部晶振，国内能够做到全温度范围精度±1%。算是行业内相当靠前的了。
集成OPA、DAC、LDO、比较器，因服务器风机行业，有使用无感方波与无感FOC方案，所以都需要以上几种外部器件，看起来凌鸥这个配置是有考虑到行业应用才有此设计，可以大幅度的精减外部器件，布板起来也方便些。
可选双N预驱或P+N预驱，在服务器风机上，以前常遇到有些客户想要用双N MOSFET，有些人想要用P+N MOSFET，MC03X系列看来都有包含，所以此产品很适合用来做系列产品平台开发。

代理商也提供了我一片MC034DO开发板以及无感FOC与无感方波方案例程，接下来我分别实测无感方波与无感FOC方案性能。

MC034DO开发板

无感方波方案评测

研究了一下此方案的线路图，又发现一个新的设计巧思如下图，已经把无感方波常用到的反电势中性点线路，直接内含到芯片内，并且已经与比较器外设做连结。又进一步的可以精简外围器件。

此无感方波方案分成两种驱动模式，模式1: 120度六步方波驱动，与模式2: 150度十二步方波驱动。依照方案的介绍150度方波驱动在震动噪音表现上会好一点，电压利用率也高点，凌鸥的十二步方波驱动是可调整的，可从135度调整到150度，下面是实测的波型，量测三相UVW驱动电压与U相电流，使用相同的12服务器风机，分别都跑到最大占空比后，的确150度的转速是最高的，代表有较高的电压利用率，至于电流上，可以看的出来十二步方波的电流正弦度比六步方波好，在直观听觉与手感上，分不出来有降低震动跟噪音，应该需要量测仪器才能分出来，但从波形来判断，电流更近似弦波的十二步方波控制会有较佳的震动噪音表现。

六步方波与十二步方波运转波型

另外还有一个特点，DAC、比较器、PWM三个外设搭配，可以做到硬件式的逐周期限流保护，这个特点在一般的MCU芯片上并不常见。限流点设置在3.5A，从波型可看出达到限流点，PWM立即的关断一周期，可由蓝色的电流波型搭配黄色电压驱动波型可以观察出来，这种方式比软件限流的方式更加即时且精准。