在“雙碳”政策的推動下，雙電機(jī)憑借高效化、集成化、智能化等特性，在新能源汽車、工業(yè)自動化、醫(yī)療設(shè)備以及可再生能源等領(lǐng)域的重要性日益凸顯。根據(jù)Business Research insights數(shù)據(jù)預(yù)測，2024年全球雙電機(jī)市場規(guī)模約為27億美元，2025年~2033年，將以7.2%的復(fù)合年增長率，從28.9億美元增長到50億美元。

為了滿足行業(yè)對更高效和更可靠方案的需求，極海推出了APM32F411低壓無感FOC雙電機(jī)參考方案，其中還搭配了2顆GHD3440電機(jī)專用柵極驅(qū)動器。整個方案兼具高效率、高可靠和高性比等優(yōu)勢；低噪音設(shè)計，可提供更好的用戶體驗；同時還配備完善的過流、過壓、故障診斷等功能，適用于空調(diào)、冰箱等智能家電、以及攝像云臺、AGV底盤、無人機(jī)電調(diào)、洗拖機(jī)器人、伺服電機(jī)、汽車電機(jī)、燃料泵等多場景應(yīng)用。

APM32F411低壓無感FOC雙電機(jī)參考方案介紹

本方案前級通過APM32F411高性能高適配型MCU，集成兩個高級定時器，每個高級定時器可輸出三路帶死區(qū)的互補(bǔ) PWM，實現(xiàn)單芯片驅(qū)動兩路BLDC 或 PMSM；集成兩個12位高精度ADC分別對兩路PMSM獨立采樣。后級則通過GHD3440電機(jī)專用柵極驅(qū)動器進(jìn)行驅(qū)動信號放大，來控制MOSFET開關(guān)，最終實現(xiàn)對BLDC 或 PMSM的FOC控制。

方案框圖

雙電機(jī)應(yīng)用于無人機(jī)電調(diào)

方案優(yōu)勢

• 高算力控制： APM32F411主控芯片搭載Cortex-M4F內(nèi)核，主頻高達(dá)120MHz，可在單核內(nèi)實現(xiàn)兩路速度環(huán)、電流環(huán)雙環(huán)運(yùn)算，實現(xiàn)雙路獨立PMSM或BLDC控制；
• 豐富接口資源：集成U(S)ART、I2C、QSPI、SDIO、CAN等，既能滿足無感/無感FOC控制、有感/無感方波控制，還能支持霍爾、磁編、光電等類型編碼器；
• 執(zhí)行效率高：MCU芯片以32KHz頻率執(zhí)行電流環(huán)，執(zhí)行時間14μs，僅占執(zhí)行周期的50%，剩余時間還可用于執(zhí)行速度環(huán)、PFC、通信、顯示等任務(wù)；
• 支持單/雙電阻采樣、三相反電勢采樣；
• 12V~72V DC寬電壓輸入，單電機(jī)最大功率100W。

電路板實物圖

APM32F411高性能高適配型MCU

• Cortex-M4F內(nèi)核，主頻高達(dá) 120MHz，支持FPU和DSP指令，性能強(qiáng)勁，能輕松應(yīng)對復(fù)雜的電機(jī)控制任務(wù)；
• 集成高達(dá)128KB的SRAM、512KB的Flash、以及SMC，配合強(qiáng)勁運(yùn)算性能，可運(yùn)行豐富算法，為方案設(shè)計提供廣闊的發(fā)揮空間；
• 豐富外設(shè)資源：U(S)ARTx6、I2Cx3、SPIx5、QSPIx1、USB_OTGx1、CANx2、SDIOx1；
• 內(nèi)置CRC32運(yùn)算單元，可為用戶提供高集成、高可靠的SoC方案。

GHD3440電機(jī)專用柵極驅(qū)動器

• 200V雙N溝道三相驅(qū)動器，適用于各種電池供電的直流無刷電機(jī)應(yīng)用方案；
• 支持5.5V~18V輸入電壓范圍，3.3V/5V邏輯輸入兼容，有效放大電路控制信號，實現(xiàn)對電機(jī)的高精度、高速度以及低功耗的控制；
• 內(nèi)置欠壓保護(hù)、直通防止功能，250ns死區(qū)時間；
• 峰值輸入電流1.0A@12V，3.3nF負(fù)載下降時間60ns；峰值輸出電流0.8A@12V，3.3nF負(fù)載上升時間90ns，能迅速對輸入信號或負(fù)載變化作出精準(zhǔn)反應(yīng)，提高電機(jī)運(yùn)行效率；
• 工作溫度范圍-40~+105℃，可保障在嚴(yán)苛工作環(huán)境下的穩(wěn)定運(yùn)行。

面向電機(jī)控制市場，極海APM32F411低壓無感FOC雙電機(jī)參考方案，可提供配套技術(shù)文檔、軟硬件開發(fā)工具和本地化服務(wù)支持，以滿足高端消費(fèi)電子與工業(yè)控制領(lǐng)域的多樣化需求，助力工程師快速上手進(jìn)行性能評估和二次開發(fā)。面向電機(jī)應(yīng)用智能化與物聯(lián)網(wǎng)升級，極海將持續(xù)優(yōu)化產(chǎn)品線，強(qiáng)化產(chǎn)品性能，助力雙電機(jī)技術(shù)向高性能、高能效與低成本方向發(fā)展。