1. 簡介：本文簡單介紹基于MM32SPIN05TW之無傳感方波驅(qū)動(dòng)于"小型水泵"的應(yīng)用實(shí)例。
方案特色:
ARM Cortex-M0高性能電機(jī)驅(qū)動(dòng)專用芯片
32K字節(jié)閃存、4K字節(jié)存儲(chǔ)器、72MHz高速運(yùn)行,并自帶除法器、ADC、比較器…等
120/150度無傳感方波驅(qū)動(dòng)
電機(jī)轉(zhuǎn)速可達(dá)100,000rpm (2極電機(jī))
速度命令輸入可為模擬電壓或PWM信號(hào)
FG輸出
定轉(zhuǎn)速或恒功率運(yùn)轉(zhuǎn)
完整的保護(hù)機(jī)制: 過流保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)、過壓/欠壓保護(hù)
水泵專屬特點(diǎn):
空載時(shí)，以高轉(zhuǎn)速產(chǎn)生大吸力將水提上來
帶載時(shí)，以高扭矩滿足量程的要求
圖1. 左圖：常見的24V/13W小型水泵；
右圖：采用MM32SPIN05TW的驅(qū)動(dòng)板
2. 無傳感方波驅(qū)動(dòng)技術(shù)原理
在此介紹無傳感方波驅(qū)動(dòng)的技術(shù)原理與實(shí)現(xiàn)方法。
相電壓與霍爾信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系
帶傳感器(霍爾組件)的方波驅(qū)動(dòng)，MCU可藉由霍爾信號(hào)的變化取得轉(zhuǎn)子的位置以正確換相。當(dāng)無霍爾組件時(shí),該如何取得轉(zhuǎn)子的位置呢？觀察下圖之帶霍爾組件的方波驅(qū)動(dòng)波形，換相點(diǎn)皆位于霍爾狀態(tài)改變之際,如藍(lán)色虛線所示.同時(shí)亦可發(fā)現(xiàn),在霍爾狀態(tài)維持不變的期間，必有一相"未被驅(qū)動(dòng)"而慣性地轉(zhuǎn)動(dòng)并呈現(xiàn)發(fā)電機(jī)狀態(tài),如紅色指標(biāo)所示。這段"未被驅(qū)動(dòng)"的期間極為有用,我們將利用它的電壓變化來取代霍爾組件的功能。
圖2. 相電壓與霍爾信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系
過零點(diǎn)偵測取代霍爾信號(hào)
本節(jié)要教大家如何利用這段"未被驅(qū)動(dòng)"的慣性轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)的電壓變化來取代霍爾組件的功能.請(qǐng)參考下圖,首先我們定義"Zero-crossing Point(過零點(diǎn))"，如紅點(diǎn)所示."過零點(diǎn)"這個(gè)名稱的由來是：該點(diǎn)位于某相"未被驅(qū)動(dòng)"期間的正中央,相電流在它之前30度(換相前)與它之后30度(換相后)的流向是相反的。因此,若能偵測到該點(diǎn)的位置,則再延遲30度便是下一個(gè)換相點(diǎn),這樣就可以取代了霍爾組件的功能了！
再觀察下圖，過零點(diǎn)所在位置的相電壓(PWM信號(hào)為High時(shí))，約略是DC_bus的1/2,我們可以使用MCU的ADC采樣功能來執(zhí)行這項(xiàng)偵測工作，下一節(jié)將說明具體的實(shí)現(xiàn)方法.注意：下圖ㄇ字型黑框的凹陷或凸起的相電壓變化，是因?yàn)閾Q相瞬間的電流變化作用于電機(jī)的繞組所造成的(V=L*di/dt),必須避開后才可進(jìn)行過零點(diǎn)偵測。
圖3. 過零點(diǎn)偵測取代霍爾信號(hào)
過零點(diǎn)偵測之實(shí)現(xiàn)方式
使用MCU的ADC來偵測過零點(diǎn)之前,必須先對(duì)相電壓做分壓,再經(jīng)過低通濾波以獲得位準(zhǔn)低于5V的直流電壓.而判斷過零點(diǎn)的閾值，則設(shè)置為該直流電壓幅值的1/2. 隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速與負(fù)載的不同,該直流電壓的幅值是會(huì)改變的.因此,過零點(diǎn)的閾值也隨之在調(diào)整，這可由MCU實(shí)時(shí)采樣并計(jì)算而得.示意圖如下：
圖4. 過零點(diǎn)偵測之實(shí)現(xiàn)方式
3.硬件設(shè)計(jì)
基于MM32SPIN05TW之無傳感方波驅(qū)動(dòng)于"小型水泵"的電機(jī)驅(qū)動(dòng)板參考原理圖如下：
圖5. 基于MM32SPIN05的中小功率水泵
電機(jī)驅(qū)動(dòng)板原理圖
4.電壓波形
本應(yīng)用案例采用120度方波驅(qū)動(dòng),在空載和帶載時(shí)的相電壓波形如下: (轉(zhuǎn)速分別是12000rpm和5500rpm)
圖6. 空載和帶載時(shí)的相電壓波形
5.結(jié)論
MM32SPIN05系列是靈動(dòng)微電子推出的基本型高性能電機(jī)驅(qū)動(dòng)專用芯片，能滿足大多數(shù)方波/弦波算法的需求
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史海拾趣
FTDI公司（Future Technology Devices International）在電子行業(yè)中的發(fā)展充滿了多個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和故事，以下是五個(gè)相關(guān)故事，每個(gè)故事均基于事實(shí)描述：
1. 創(chuàng)立與早期發(fā)展
FTDI公司成立于1992年3月13日，由弗雷德·達(dá)特（Fred Dart）創(chuàng)立。起初，公司專注于為個(gè)人電腦市場提供服務(wù)，其首發(fā)產(chǎn)品是針對(duì)主板芯片組的解決方案。這些產(chǎn)品被成功應(yīng)用于IBM的AMBRA和PS/2系列個(gè)人電腦上，為當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。這一時(shí)期的成功為FTDI奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并展示了其在芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域的初步實(shí)力。
2. USB橋接芯片領(lǐng)域的崛起
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，F(xiàn)TDI敏銳地捕捉到了USB接口技術(shù)的潛力。公司開始專注于USB橋接芯片的研發(fā)與生產(chǎn)，并逐漸在這一領(lǐng)域嶄露頭角。其MM232R和USB-COM232-PLUS1等接口產(chǎn)品因其出色的連接性和兼容性而廣受好評(píng)。FTDI的USB橋接芯片廣泛應(yīng)用于汽車電子、IOT互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)產(chǎn)品、醫(yī)療設(shè)備、新能源以及高端消費(fèi)電子等多個(gè)領(lǐng)域，逐步確立了其在全球USB橋接芯片市場的領(lǐng)先地位。
3. 全球化布局與業(yè)務(wù)拓展
為了進(jìn)一步擴(kuò)大市場份額，F(xiàn)TDI積極實(shí)施全球化戰(zhàn)略。公司在新加坡設(shè)立了業(yè)務(wù)運(yùn)營總部，并在全球范圍內(nèi)建立了完善的銷售和服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。這一布局不僅提升了FTDI在全球市場的競爭力，還為其帶來了更多的商業(yè)機(jī)會(huì)。同時(shí)，F(xiàn)TDI不斷拓展產(chǎn)品線，滿足不同領(lǐng)域客戶的需求，進(jìn)一步鞏固了其在USB橋接芯片領(lǐng)域的市場地位。
4. 并購與合作
在發(fā)展過程中，F(xiàn)TDI也通過并購與合作的方式不斷壯大自身實(shí)力。例如，在2022年，F(xiàn)TDI被電連技術(shù)通過發(fā)行股份及支付現(xiàn)金的方式收購，成為電連技術(shù)的控股子公司。這次并購不僅為FTDI帶來了更多的資金和資源支持，還為其未來的發(fā)展注入了新的動(dòng)力。同時(shí)，F(xiàn)TDI也與其他行業(yè)巨頭建立了廣泛的合作關(guān)系，共同推動(dòng)電子行業(yè)的發(fā)展。
5. 技術(shù)創(chuàng)新與市場引領(lǐng)
FTDI始終將技術(shù)創(chuàng)新作為公司發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力。公司不斷投入研發(fā)資源，推出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新產(chǎn)品和技術(shù)解決方案。這些創(chuàng)新成果不僅提升了FTDI的產(chǎn)品競爭力，還為其在全球市場樹立了良好的品牌形象。同時(shí)，F(xiàn)TDI還積極參與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定和推廣工作，致力于推動(dòng)整個(gè)電子行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展。
以上五個(gè)故事展示了FTDI公司在電子行業(yè)中的發(fā)展歷程和關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。從創(chuàng)立初期的默默無聞到如今的全球領(lǐng)先企業(yè)，F(xiàn)TDI憑借其敏銳的市場洞察力、強(qiáng)大的技術(shù)實(shí)力和不懈的創(chuàng)新精神，在電子行業(yè)中書寫了屬于自己的輝煌篇章。
1920年，一位年輕而聰明的科學(xué)家山謬·魯本（Samuel Ruben）和另一位年輕而富有的鎢絲電線制造商菲立普·馬洛里（Philip Rogers Mallory）在一次偶然的機(jī)會(huì)中相遇。魯本到馬洛里公司尋找實(shí)驗(yàn)設(shè)備，兩人在交談中共同意識(shí)到將發(fā)明天賦和制造力量結(jié)合起來的巨大機(jī)會(huì)。這個(gè)巧合開啟了他們的合作之旅，最終導(dǎo)致了金霸電池的誕生。魯本的發(fā)明為當(dāng)時(shí)的電池科技帶來了革命性的改變，奠定了DURACELL公司堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
為了進(jìn)一步擴(kuò)大市場份額和品牌影響力，DURACELL公司積極尋求品牌授權(quán)合作。通過在全球范圍內(nèi)與相關(guān)企業(yè)進(jìn)行合作開發(fā)，DURACELL公司成功將品牌延伸到更多領(lǐng)域和地區(qū)。這種合作模式不僅為DURACELL公司帶來了更多的市場機(jī)會(huì)，也推動(dòng)了整個(gè)電池行業(yè)的發(fā)展。
在追求經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，捷嘉電子始終不忘履行社會(huì)責(zé)任。公司積極參與各種公益活動(dòng)，支持教育事業(yè)和環(huán)保項(xiàng)目。此外，捷嘉電子還致力于推動(dòng)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，通過研發(fā)節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品和技術(shù)創(chuàng)新來減少對(duì)環(huán)境的影響。這些舉措不僅提升了公司的社會(huì)形象，也為電子行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出了積極貢獻(xiàn)。
請(qǐng)注意，以上故事是基于目前所了解的信息進(jìn)行的虛構(gòu)創(chuàng)作，并非真實(shí)事件。如有雷同，純屬巧合。同時(shí)，“Chequers Electronic”并非一個(gè)已知的公司名稱，因此假設(shè)其指的是名為捷嘉的某電子行業(yè)相關(guān)企業(yè)。如需更多信息或詳細(xì)故事，請(qǐng)?zhí)峁└啾尘百Y料或具體要求。
CLANDELL公司初創(chuàng)時(shí)，市場上已有眾多成熟的電子產(chǎn)品制造商。面對(duì)激烈的競爭，CLANDELL公司創(chuàng)始人憑借對(duì)技術(shù)的敏銳洞察和對(duì)市場的深入理解，決定專注于研發(fā)高性能、高可靠性的電子產(chǎn)品。初創(chuàng)期資金匱乏，但團(tuán)隊(duì)?wèi){借對(duì)技術(shù)的執(zhí)著和對(duì)市場的信念，不斷攻克技術(shù)難關(guān)，逐步在市場上站穩(wěn)腳跟。
隨著全球水資源日益緊張和水質(zhì)問題的日益突出，水處理行業(yè)迎來了巨大的發(fā)展機(jī)遇。Autotrol公司憑借其在控制系統(tǒng)方面的獨(dú)特優(yōu)勢和完善的企業(yè)管理體系，成功進(jìn)軍水處理領(lǐng)域。公司開發(fā)了一系列高端水處理設(shè)備和技術(shù)，為全球客戶提供專業(yè)的水處理解決方案。同時(shí)，Autotrol還不斷推出創(chuàng)新的水處理產(chǎn)品和服務(wù)，滿足了客戶對(duì)高效、環(huán)保、節(jié)能的需求。
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