高压FOC电机驱动方案FU6811

garymg · 发表于 2016-4-19 12:24:52

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在国家不断加强节能减排的政策背景下，高效、静音、智能化成为工业或家用电子产品的主要发展趋势之一。为此，Fortior Tech推出的FU6811是一款集成 8051 内核和电机控制引擎(ME)的“双核”电机驱动MCU，8051 内核处理常规事务，ME 处理电机实时事务，芯片内部集成有高速运算放大器、高速ADC、高压 LDO，只需简单的外围处理便可实现高效率的FOC（磁场定向控制）电机驱动。FU6811的无感FOC驱动主要应用在各类风机和水泵上，典型应用如空调室内机、室外机、油烟机、洗涤泵、吊扇、落地扇。
本文主要介绍FU6811 MCU的无感FOC驱动的主要特性和使用方法，以及示例程序的控制特性和功能。

     FU6811 FOC应用特点：
   1）FOC固化，运行速度快：FU6811以硬件实现所有FOC运算，节约了软件运行时间，最高PWM频率可达40KHz，可应用于高速电机（>25000RPM）；
   2）控制精度和效率高：FOC采用Q15格式，电角度360°扩展到2^15，角度分辨率可达0.01°，可对电机实现高精度控制；优化的位置估算算法可实现高效率控制；
   3）静音效果好：FOC算法可以精确控制驱动电流为光滑正弦波，转矩脉动小，同时实现超静音工作；
   4）启动特性好：根据负载转矩变化调整启动力矩和启动方式，保证了启动可靠性和平稳性；启动速度快，启动时间比常规启动方式短50% ；
   5）硬件电路简单：内部集成高速运算放大器、高压 LDO，简化外围电路，降低产品成本,提高系统的可靠性。

   FOC方案应用：
   为方便客户开发，我司在基于FU6811开发了FOC驱动方案示例程序，其具备以下特性：
   1.启动控制
   （1）检测电机初始状态，实现动态启动（包含顺风启动和逆风启动）
   （2）侦测负载转矩变化调整启动力矩，提高启动可靠性
   （3）可根据需要选择启动方式和时间
   （4）可设定最大启动电流限流
   2.控制方式
   （1）电流闭环为内环，恒风量控制、恒转矩控制、恒速度控制、恒功率控制等多种控制可选为外环。
   （2）调速接口有：SREF模拟调速、PWM调速、UART串口调速。
   3.状态显示
   通过LED亮灯状态表示系统运行状态和故障信息。
   4.保护控制
   内部包含全面的保护，可根据需要选择使能对应的保护，再根据实际情况微调即可。
   （1）过压保护：大于过压电压门限触发过压保护，小于恢复电压门限系统重启
   （2）欠压保护：小于欠压电压门限触发欠压保护，大于恢复电压门限系统重启
   （3）过流保护：大于过流电流门限触发过流保护，可设定重启次数
   （4）FO保护：大电流冲击触发硬件过流保护，系统不重启
   （5）堵转保护：可设定堵转重启时间，以及堵转重启次数
   （6）缺相保护：电机线接触不好时，可实现缺相保护，重启时间和次数可设定
   （7）过温保护：大于过温设定值触发过温保护，小于温度恢复值系统重启
   5.用户接口
   内部包含多种用户接口方式，可根据需要选择使能对应的接口，实现控制需要。
   （1）Key接口：定义按键接口，按键扫描给出Key命令，用户可自定义Key命令，如ONOFF、FR控制命令
   （2）SREF接口：ADC采样电位器值，给出SREF命令，用户可自定义SREF命令，如闭环Speed参考值
   （3）PWM接口：捕获PWM信号，获取PWM Duty，给出PWM命令，用户可自定义PWM命令，如闭环Speed参考值
   （4）UART接口：UART扫描接收UART数据并给出UART命令，用户可自定义UART命令，如ONOFF、FR控制命令，闭环Speed参考值
   （5）Buzzer接口：定义蜂鸣器接口，蜂鸣器扫描接收控制命令，实现报警或者提示音控制，用户可自定义，如按键提示音控制、档位提示音控制
   6.调试接口
   在默认功能特性情况下，程序给出Customer.h文档作为用户调试接口，用户只需修改相应参数便可实现电机通用功能控制。
   评估板FU6811包含：
   1、FU6811高压驱动板
   2、FU68XX仿真器
   3、FOC应用方案调试手册

原理图：

    FU6811芯片特性：
   （1）“双核”：高速8051内核，专用FOC电机控制引擎(ME)；
   （2）宽电压输入5~36V
   （3）16Kx8bit Flash ROM、带CRC校验功能和代码保护功能；
   （4）256x8bit IRAM，4Kx8bit XRAM ；
   （5）单周期16*16位乘法器，32 / 32位除法器（16个时钟周期）；
   （6）两线制 ICE 在线仿真功能；
   （7） 4级优先级中断、16个中断源；
   （8）32个GPIO；
   （9）4个通用带CAPTURE可编程计数器、1个加强型高级计数器、1个带BLDC电机专用计数器；
   （10）内置 RTC计数器；
   （11）I2C/SPI/UART接口；
   （12）8 通道12位高速ADC，支持触发模式采样；
   （13）内置VREF参考；
   （14）内建4个独立运算放大器；
   （15）内建4路模拟比较器；
   （16）内置24MHz±2%精准时钟。

stm32jishuniu · 发表于 2016-4-19 19:26:48

好东西，顶起

dasuantou · 发表于 2016-4-21 09:56:15

本帖最后由 dasuantou 于 2016-4-21 10:01 编辑

希望是M0的核比较好。
有点FAIRCHILD的FCM8531的感觉。
有没有类似ACTIVE SEMI的那种集成M0核、MOSFET驱动、降压IC、3路比较器、高速ADC在一起的片子？

现在DJI做的TAKYON电调可是高度集成了，应当是趋势，盼望你们能够尽快推出类似芯片，搞个官方的电机驱动大赛什么的，普及一下。
特别是降压IC耐压要高一点，我买的DJI TAKYON电调在正常使用情况下，一个上午就烧掉了，看来可靠性还是有问题，希望你们开发时注意！

garymg · 发表于 2016-4-21 11:53:07

类似的产品，价格比他们的便宜

dasuantou · 发表于 2016-4-21 14:47:24

本帖最后由 dasuantou 于 2016-4-21 14:54 编辑

garymg 发表于 2016-4-21 11:53
类似的产品，价格比他们的便宜

你好，可靠性如何？特别是有刹车的情况下。
我的TAKYON电调到手不到10个上电测试（电机空载）就挂了，今天朋友刚到的电调也是正常使用就挂掉了，互相恭喜了一下。没有黑DJI的意思，确实是太脆弱了，我可以拿海绵宝宝的名声做保证。

请问：
1.你们的M0核的芯片速度怎样？有没有硬件除法器？ADC性能如何？多少位？采样率有多高？数据跳动大不大？有几路运放？
2.如何可以搞到？也许我可以玩玩无感FOC，基本例程有没有？不需要FOC的例程，自己写。
3.开发环境如何？能在KEIL下用C吗？调试器怎么搞？