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  • 基于压电马达的触觉响应解决方案

       随着触摸屏在手持式消费类设备中逐步替代机械按键,由于缺乏触觉响应,消费者开始提出对实时响应的需求。用户已经习惯了按键按下时表示成功操作按键输入的机械触感,如图1所示键盘。近来,由于缺乏好的触觉反馈设计,从而带动了电子触觉响应系统的需求。 图1. 基于软件的按下激活按键   使用压电驱动实现触觉反馈是一种比较有前途的方法,这种方式已经在少数消费类设备中应用了很多年。压电式触觉反馈具有很多优点,包括:快速响应、超薄外观、低功耗以及大量可以利用的压电材料和组装工艺。   压电特性和比较   压电材料有各种不同的形状、尺寸、厚度、电压范围、作用力和额定电容,可以加工成特定形状,以满足特殊应用及封装的需求,并可以提供单层和多层结构。多个压电体可以实现较强的触觉反馈和多种不同的触感。   工作在谐振点及其附近的压电驱动应用包括:   ●振动激励和消除   ●微型泵   ●微型雕刻系统   ●超声钻孔/焊接/雕刻/解剖/计量   工作在谐振点以下的应用包括:   ●触觉响应   ●图像稳定   ●自动对焦系统   ●纤维光学校准   ●结构变形   ●磨损补偿   压电工作原理   低于谐振频率时,压电体可以简单地用一个电容模拟。当直流电压加在压电体两端,构造和物理形状不同的压电体会产生不同的形变(图2)。 图2. 简化压电体模型   库仑定律指出Q=CV,但在压电体中电容不是常数,这是因为电容极板间距会随着电压变化而变化。   当对压电体施加电压时,由于极板间距离发生变化(图3A),电容量也会随之改变。压电体位移正比于电场强度,而电场强度是极板间电压和距离的函数。外加电压和压电驱动器产生的作用力保持着合理的正比关系(图3C)。   在大多数压电驱动器移动范围内,压电体等效电容的电荷与位移量都保持近似正比关系。如果等效电容极板间没有漏电流,即使极板与电压源断开,仍能够保持位移量。 图3. 位移量和作用力与外加电压   作用力正比于压电体外加电压(图3)。作用力(相对于时间)是影响触觉响应的主要因素,它决定了用户的感觉,使用多层压电体可以改进位移量。   压电模型   压电体中运转的电机系统可以用主介质电容CP并联由LRC组成的串联网络来模拟(图4)。达到谐振频率之前,阻抗会像电容一样随频率上升而下降。所以,当压电体工作在远低于谐振频率时,可以仅用一个电容CP来模拟。 图4.压电体阻抗与频率   压电体可以工作在谐振频率,以满足自激振荡在固定频率的需求,例如超声振荡器。然而,用于触觉反馈的压电驱动器通常工作在远远低于谐振频率的位置。   对于音频应用,效率是最关心的问题,触觉反馈则与之不同,触觉反馈的关键问题不是效率,而是人的触感。超过几百兆赫兹的振动不但不能提供很好的触觉反馈,反而消耗不必要的功率。周期超过几毫秒的振动可以产生较强触感,但也会产生不希望听到的喀哒声。   图5展示了一个典型的触感波形图,波形模拟了对一个机械按键按压和释放的感觉。波形的上升沿,P0到P1,反映了按压的触觉响应;下降沿,P2到P3,反映了释放的触觉响应。从P1到P2的时间是用户按住机械按键的持续时间,由用户决定。 图5.一个典型触觉反馈的波形示例   当构建一个基于压电体的触觉反馈系统时,首先需要决定的是使用单层还是多层压电驱动器(图6)。表1总结了两种压电类型的对比。 表1.单层和多层压电驱动器的优势对比     图6. 左图为100VP-P单层压电片 (SLD) ;右上图为 120VP-P多层压电条(MLS); 右下图为 30VP-P多层压电条(MLS)   方案选择   单层还是多层结构?   表1提供的信息建议使用单层压电驱动器。单层片供货量大而且已经量产,投入生产的多层压电体则相对较少。另外,单层压电体成本低很多,这在使用多个压电体的方案中十分重要。例如,市场上的很多手机在屏幕后面都安装了多个单层压电片,这种情况下使用多层压电体成本就要高很多。   分立方案还是单芯片方案?   基于压电体的触觉反馈方案的缺点之一是复杂度比较高,典型的压电体解决方案采用分立元件实现整个触觉反馈系统,额外的分立元件包括一个微控制器、反激boost或集成电荷泵、反激变压器或电感,以及各种电阻、电容、二极管和晶体管。而基于直流马达的触觉反馈方案需要很少甚至不需要外部元件。   单芯片触觉反馈方案,如 MAX11835相比于传统分立设计有很多优势:较小的印制电路板尺寸、较低功耗、精简的材料清单(BOM)以及简单的软件支持。考虑到压电体尺寸也很小, MAX11835对于手持设备是极具吸引力的解决方案。   图7 展示了单芯片高压触觉反馈驱动控制器的框图: 图7. 使用压电驱动器的触觉反馈方案框图   MAX11835 单芯片优化方案具有以下功能:   ●支持单层和多层压电驱动器   ●用户可定义的片上波形存储功能(通过串口)   ●片上波形发生器   ●内嵌DC-DC升压控制器   ●工作电压范围可满足典型的手机电池需求   ●小封装尺寸   ●低功耗   电源管理的重要性   压电体相对于直流马达驱动器来说功耗极低,尽管如此,仍有一些其它功耗因素需要考虑:   ●每次触碰从主电源消耗的功率   ●每次触碰的波形类型   ●每秒触碰次数   ●高压升压电路消耗的功率   MAX11835触觉驱动控制器对各种压电驱动器和高压电容的功耗进行了测量。MAX11835可以回放boost转换器反馈环路中软件控制的存储波形,测试波形包括100Hz正弦波和20Hz斜坡。   图8、9A和9B 显示了 MAX11835 驱动 175V 100Hz 正弦波时的输出,同时也画出了变压器主线圈电流。   图8.输出电压波形和 MAX11835 boost电源的电流波形   图9A. 100Hz连续正弦波下,功耗随负载的变化曲线   图9B. 峰值boost电源电流随负载变化的曲线图,   测试条件:频率 = 100Hz的正弦波;boost电源电压 = 4.2V;boost电源去耦电容 = 10uF;使用6:1变压器。   按下按键是最普通的操作,图10所示波形需要40ms充电,10ms放电。缓慢充电在触碰屏幕的过程中不容易被察觉,而快速放电的感觉则如同释放一个机械按键。   图10. 按压按键的模拟波形   图11. 功耗与压电电压曲线图,用单层和多层压电体模拟按键的按压。当电压超过180V,MAX11835的原边钳位开启,功耗会急剧上升。   图11所示波形连续工作。功耗随着占空比的降低而线性下降。在机械负载(半阻塞作用力)和空载压电驱动器的压电体数据间没有显着的区别。   图12显示了MAX11835升压过程的效率,用负载消耗能量除以升压电源消耗能量(VBST)进行测量。   图12. 能量转换效率:负载消耗能量与VBST消耗能量。电压超过180V时,MAX11835的原边钳位开启,效率快速上升。   图12中,效率随着负载电容的增大而上升,因为只有boost电路消耗静态功率。   MAX11835 功耗与马达驱动器功耗对比   MAX11835的功耗相对于马达驱动器来说非常低,马达驱动器包括偏振旋转(ERM)型、线性振荡驱动器(LRA)型和音圈型。   基于马达的驱动器通常需要低电压(1.8V至3V),电流却相当大。此外,马达的通、断特性,尤其是ERM型,不具备理想的模拟触感所需的反馈信号。   表2和图13给出了驱动器的大量测量结果,测试了两种工作模式,连续工作和脉冲工作。实际情况通常不是连续工作方式,因为很多触碰操作非常短暂,即使仿真纹理表面的仿真。 表 2. 马达驱动器的功耗      图13. 表2对比的驱动器,相关数据如表2所示   图14显示了连续工作的功耗。图中压电体由幅度为180V、频率为100Hz的连续正弦波驱动。其它驱动器由3VDC或2VRMS (LRA 和音圈)驱动。   图14. 各种驱动器的连续工作下的功耗   图15显示了脉冲工作方式下的功耗,图中驱动器由50ms脉冲驱动,以此仿真按键按压操作。压电驱动器驱动幅度为180V ,其它驱动器驱动电压为3VDC或 2VRMS (LRA 和音圈)。   图15. 各种驱动器在脉冲工作方式下的功耗   结论   从以上讨论中可以得出很多结论。显然,基于多种考量,单层(非多层)压电驱动器是当前更具吸引力的设计方案:   成本最低   供货渠道众多   大规模量产   提供定制设计   可安装在LCD背面或侧面   数据显示,应该对触觉反馈电路消耗电源功率进行详细计算,波形幅度、类型和持续时间都会影响功耗的大小和触觉响应。   每秒钟触碰的次数也会影响功耗,需要考虑滚动或滑动操作,还是轻按或缓慢键入等,这些因素都会影响功耗。最后,把测量结果归一化为每秒钟进行的一次触碰操作,以便比较。  

    时间:2011-04-11 关键词: 方案 触觉 压电 马达

  • 日置(HIOKI)无线数据记录仪LR8410-30应用实例

    日置(HIOKI)无线数据记录仪LR8410-30应用实例

    测量行驶中的电瓶车的马达和电池的温度及电压 自LR8410-30上市起,便以其无线测量的卖点而备受亲睐。本期就与大家分享该款新产品在实际应用中的案例之一。 ● 背景 因为采用了无线通讯技术,能够轻松记录行驶中的电瓶车所使用的马达和电池的特性。 通过无线通讯,可以短的配线多点测量并记录行驶中的电动自行车的马达和电池的温度、电数据。 ● 方法 试验中,可以根据是不是坡道、是不是柏油路以及天气、气温、风等情况多点测量。了解电瓶车在普通道路上行驶时,马达和电池是怎样的工作状态。 通过使用无线数据记录仪LR8410-30和温度/电压单元LR8510,将小型的LR8510设置在被测物附近,由于最高可达100ms的采样率,因此能够追踪并测量出环境的微小变化。 ※ 由于测量单元内部安装缓冲存储器,因此能够保存通讯中断时的测量数据。 比如以1秒的记录间隔15ch进行测量时,即便有72分钟的通讯中断也不会导致数据丢失。 使用仪器 无线数据记录仪LR8410-30 无线电压/温度单元LR8510 电池套装Z1007 K型热电偶 T型热电偶

    时间:2014-03-25 关键词: 电池 马达 电源技术解析

  • PWM马达/灯控制器电路

    PWM马达/灯控制器电路-PWM Motor/Light ControllerA pulse width modulator (PWM) is a device that may be used as an efficient light dimmer or DC motor speed controller. The circuit described here is a general purpose device that can control DC devices which draw up to a few amps of current. The circuit may be used in 12 Volt and 24 Volt systems with a few minor changes. This device has been used to control the brightness of an automotive tail lamp and as a motor speed control for small DC fans of the type used in computer power supplies. A PWM circuit works by making a square wave with a variable on-to-off ratio, the average on time may be varied from 0 to 100 percent. In this manner, a variable amount of power is transferred to the load. The main advantage of a PWM circuit over a resistive power controller is the efficiency, at a 50% level, the PWM will use about 50% of full power, almost all of which is transferred to the load, a resistive controller at 50% load power would consume about 71% of full power, 50% of the power goes to the load and the other 21% is wasted heating the dropping resistor. Load efficiency is almost always a critical factor in alternative energy systems. An additional advantage of pulse width modulation is that the pulses are at the full supply voltage and will produce more torque in a motor by being able to overcome the internal motor resistances more easily. Finally, in a PWM circuit, common small potentiometers may be used to control a wide variety of loads whereas large and expensive high power variable resistors are needed for resistive controllers. The main Disadvantages of PWM circuits are the added complexity and the possibility of generating radio frequency interference (RFI). RFI may be minimized by locating the controller near the load, using short leads, and in some cases, using additional filtering on the power supply leads. This circuit has some RFI bypassing and produced minimal interference with an AM radio that was located under a foot away. If additional filtering is needed, a car radio line choke may be placed in series with the DC power input, be sure not to exceed the current rating of the choke. SPECIFICATIONS PWM Frequency: 400 HzCurrent Capacity: 3 Amps with IRF521 FET, more with IRFZ34N FETPWM circuit current: 1.5 ma @ 12V with no LED and no loadOperating Voltage: 12V or 24V depending on the configuration.THEORY The PWM circuit requires a steadily running oscillator to operate. U1a and U1d form a square/triangle waveform generator with a frequency of around 400 Hz. U1c is used to generate a 6 Volt reference current which is used as a virtual ground for the oscillator, this is necessary to allow the oscillator to run off of a single supply instead of a +/- voltage dual supply. U1b is wired in a comparator configuration and is the part of the circuit that generates the variable pulse width. U1 pin 6 receives a variable voltage from the R6, VR1, R7 voltage ladder. This is compared to the triangle waveform from U1-14. When the waveform is above the pin 6 voltage, U1 produces a high output. Conversely, when the waveform is below the pin 6 voltage, U1 produces a low output. By varying the pin 6 voltage, the on/off points are moved up and down the triangle wave, producing a variable pulse width. Resistors R6 and R7 are used to set the end points of the VR1 control, the values shown allow the control to have a full on and a full off setting within the travel of the potentiometer. These part values may be varied to change the behavior of the potentiometer. Finally, Q1 is the power switch, it receives the modulated pulse width voltage on the gate terminal and switches the load current on and off through the Source-Drain current path. When Q1 is on, it provides a ground path for the load, when Q1 is off, the load's ground is floating. Care should be taken to insure that the load terminals are not grounded or a short will occur. The load will have the supply voltage on the positive side at all times. LED1 is optional and gives a variable brightness response to the pulse width. Capacitor C3 smooths out the switching waveform and removes some RFI, Diode D1 is a flywheel diode that shorts out the reverse voltage kick from inductive motor loads. In the 24 Volt mode, regulator U2 converts the 24 Volt supply to 12 Volts for running the pwm circuit, Q1 switches the 24 Volt load to ground just like it does for the 12 Volt load. See the schematic for instructions on wiring the circuit for 12 Volts or 24 Volts. At the 1 amp current level, no heat sink is needed on Q1, if you will be switching more current, a heat sink is recommended. Q1 may be replaced with a higher current device such as an IRFZ34N, all of the current handling devices, switch S1, fuse F1, and the wiring between the FET, power supply, and load should be able to handle the maximum load current. CONSTRUCTON The prototype for this circuit was constructed on a regular IC proto board with parts and wires stuck into the proto board holes. One version of the finished circuit was used to make a variable speed DC fan, the fan was mounted on top of a small metal box and the PWM circuit was contained inside of the box (Fig 1). I built a simple circuit board (Fig 2) using a free circuit board CAD program, PCB (1) that runs on the Linux operating system. The circuit board image was printed on a PostScript laser printer onto a mask transfer product called Techniks Press-n-Peel blue film (2). The printed on film is then ironed on to a cleaned piece of single sided copper clad board. The board is etched with Ferric Chloride solution. Holes are drilled with a fine gauge drill bit, parts are soldered in, and the board is wired to the power and load. This technique is great for producing working boards in a short time but is not suitable for large numbers of boards. A board pattern is shown in Fig 3, this may be photo-copied onto a piece of press-n-peel blue film. Alternately, the dead-bug construction method may be used, this involves taking a piece of blank copper PC board, glueing a wire-wrap IC socket to the board with 5 minute epoxy, then soldering all of the parts to the wire wrap pins. Grounded pins can be soldered directly to the copper board. ALIGNMENT No alignment should be necessary with this circuit. PARTS U1:LM324N quad op-ampU2:78L12 12 volt regulatorQ1:IRF521 N channel MosFetD1:1N4004 silicon diodeLED1 Red LEDC1: 0.01uF ceramic disc capacitor, 25VC2-C5:0.1uF ceramic disk capacitor, 50VR1-R4:100K 1/4W resistorR5:47K 1/4W resistorR6-R7:3.9K 1/4W resistorR8:2.7K 1/4W resistorVR1:10K linear potentiometerF1:3 Amp, 28V DC fast blow fuseS1:toggle switch, 5 AmpsUSE This circuit will work as a DC lamp dimmer, small motor controller, and even as a small heater controller. It would make a great speed control for a solar powered electric train. I have not tried the circuit with larger motors, in theory, it should work in applications such as a bicycle motor drive system, if you experiment with this, be sure to include an easily accessible emergency power disconnect switch in case the FET shorts on. Wire the circuit for 12 Volts or 24 Volts as per the schematic, connect the battery to the input terminals, and connect the load to the output terminals, be sure not to ground either output terminal or anything connected to the output terminals such as a motor case. Turn the potentiometer knob back and forth, the load should show variable speed or light.

    时间:2010-01-18 关键词: 电路 马达 pwm 灯控制器

  • 马达过热保护标准及措施

    本文就过热危险讨论一下马达的过热保护。马达在日常生活以及各行各业工作中经常使用,如果不对马达采取保护措施,就会可能造成安全事故。马达驱动的电器在使用中可能出现的危险有电击危险、起火危险与过热危险。马达过热的原因有很多,例如运行过载、选型不合适、冷却故障、缺乏监控和必要的维护导致绝缘过早老化等。马达在运行时都会产生损耗,这些损耗一方面降低了马达的效率,另一方面损耗转变成马达发热,使马达绕组的温度升高。绕组绝缘材料的使用寿命,同它的工作温度有关,温度过高,绝缘材料就会加速老化,使绝缘性能急剧降低,大幅缩短马达的使用寿命,甚致出现火灾危险与触电危险。所以,马达过热保护的目的,主要是在马达的设计、制造、安装以及使用环节采用保护措施,当马达在一定的负载和散热条件下工作时,绕组的温度不超过标准的允许值。 马达保护设备例图马达过热保护的相关标准 每个国家或每个单独的标准对马达过热保护的要求会有差异,我们以加拿大电气法规(Canadian Electrical Code, Part I, Safety Standard for Electrical Installations)和加拿大国家标准之一(A National Standard of Canada)CAN/CSA-C22.2 NO.68 Motor-Operated Appliances(Household and Commercial)作为例子,简单解读一下标准要求。以上的两本标准都是CSA(Canadian Standards Association)制定的标准,由加拿大政府采纳为国家标准。 主要的马达保护器的分类与用法,如表-1: 表-1马达保护措施的比较表 实现马达过热保护的方法 以加拿大国家标准/ CSA标准CAN/CSA-C22.2 NO.68作为例子,了解一下对于马达驱动的电器如何实现马达过热保护以符合标准要求,标准列出了如下途径或者可能情况: (1) 使用马达装入式热保护器,符合CSA标准C22.2 No.77 Motor with Inherent Overheating Protection。这些马达过热保护器如上表所列,使用时需要注意,保护器不能只响应马达的电流,还需要有适当的额定工作电压、电流值与温度预定保护值,而且热保护器需要适用于马达。标准要求的测试有Running Heating Temperature test, Locked-Rotor Temperature testand Locked-Rotor Endurance test。如果马达符合这本标准,就可以标上 “THERMALLY PROTECTED” (热保护马达)。也就是说,当马达符合整机电器的标准CSA68与马达标准CSA77,马达在正常工作额定负载(Rating),过载(Running Heating)以及堵转(Locked-Rotor)的应用条件下都符合标准要求,马达得到了过热保护。 (2) 如果马达驱动的电器装有过载保护器(Overload Protection device),就不一定需要过热保护。这种情况就须要符合CEC Part I的要求,该种过载保护器与前面所讲的过热保护器不同,它只依靠响应马达的电流来实现保护,可以单独于马达也可以附装于马达。对于脱扣电流的选择,保护器的脱扣电流与马达额定电流之比一般不超过1.15。如果选择用Fuses(熔断器)作为单独于马达的过载保护器,这种Fuse就须要用Time-delay fuse of the type(“D” Fuse)。 (3) 对于一些商用的电器,需要永久连接(Permanent Connection)到建筑物的配电线路的情况,不一定需要在电器内装有过载保护器,但必须在电器安装连接时确保配电线路提供过载保护,而且电器需要有警告语标签(CAUTION)。 (4) 对于一些特定电器,标准豁免马达过热保护器。例如,使用瞬时接触开关(Momentary Contact Switch)控制马达的电器、手持式电器和有人值守间断工作制而且内装熔断器的家用电器。另外,对于有人值守间断工作制的家用电器,如果通过堵转测试评估,亦可以豁免马达过热保护器。 案例 例如,某厂家生产空气压缩机,销售市场在北美(加拿大与美国),申请CSA产品安全认证以符合北美标准。这类产品适用的标准是CAN/CSA-C22.2 NO.68,其中空压机使用的马达铭牌信息摘录如下:马达使用CSA认证的装入式热保护器,类型是自动复位马达热保护器(Motor thermal automatic reset protector)。如上述的热保护方法,适用方法(1),马达须要符合CSA标准C22.2 No.77. 以下将会举例介绍这本标准其中要求的马达堵转温度测试 :马达堵转温度测试(LOCKED ROTOR TEMPERATURE) 表-2 马达铭牌信息1. 测试目的 堵转温度测试的目的主要是评价马达运行在堵转状态下,绕组的温度不超过标准允许值,过热保护器能起到保护马达避免过热的作用。 2. 测试方法 根据标准要求,测量马达堵转温度适用电阻法或热电偶法。一般情况下,要根据马达的类型或实验室的情况选用合适的测试方法。 表-3电阻法与热电偶法对比 3. 测试条件 ◆标准要求的是型式测试,选取有代表的样品(马达与保护器的组合)进行测试。 ◆马达样品需要用木材或其他隔热材料作为夹具固定马达,以及堵转马达轴。 ◆除非有特别说明,马达的安装位置必须使保护器最大程度置于下方,称为“Worst Case”,因为按照热传导的对流原理,绕组的上方通常比下方的温度要高,当保护器在下方脱扣时,绕组上方的温度将会最高。 ◆为了确定绕组温度最热点,需要把热电偶布在实际工作的绕组上,例子中电容运转单相异步马达,就要布在实际工作的主绕组上,一般最少布4点热电偶,例如布在绕组上面前后,下面前后各一点。 ◆马达测试电压,基于马达铭牌的额定电压,一般选用标准指定对应的市电标称电压,例如铭牌电压110-120 V,测试电压则为120 V。本例子中,马达铭牌电压115 V,那么测试电压就用120 V。 ◆马达的金属外壳串联一个3 A 保险丝接到电源地线。如果3 A保险丝熔断,就能检查出马达绝缘损坏外壳带电。 ◆需要准备记录的数据有电压、频率、堵转电流、环境温度和连续绕组温度。 4. 测试程序与结果判定  图-1 时间与堵转绕组温度的曲线 (举例单相马达与自动复位热保护器组合)以单相马达与自动复位热保护器组合为例说明,其他情况请查阅相关标准。测试在室温环境进行,堵转72小时,其间热保护器必须因绕组温度升高断开电路又自动复位,仪器连续记录绕组温度,图-1的示意图由经验所得。整个过程到结束,必须符合以下结果:绕组温度不超过表-4的限值,本例子中马达的绝缘等级Class B;接地的保险丝不能熔断 ;马达不能着火;马达的绝缘材料不能出现剥落,变脆,炭化等严重损坏现象;马达不能有电气或机械故障 ;能通过耐压测试。 表-4 绕组最高堵转温度限值

    时间:2010-06-26 关键词: 标准 马达 过热保护

  • 马达过热保护标准及案例介绍

    本文就过热危险讨论一下马达的过热保护。马达在日常生活以及各行各业工作中经常使用,如果不对马达采取保护措施,就会可能造成安全事故。 马达驱动的电器在使用中可能出现的危险有电击危险、起火危险与过热危险。马达过热的原因有很多,例如运行过载、选型不合适、冷却故障、缺乏监控和必要的维护导致绝缘过早老化等。马达在运行时都会产生损耗,这些损耗一方面降低了马达的效率,另一方面损耗转变成马达发热,使马达绕组的温度升高。绕组绝缘材料的使用寿命,同它的工作温度有关,温度过高,绝缘材料就会加速老化,使绝缘性能急剧降低,大幅缩短马达的使用寿命,甚致出现火灾危险与触电危险。 所以,马达过热保护的目的,主要是在马达的设计、制造、安装以及使用环节采用保护措施,当马达在一定的负载和散热条件下工作时,绕组的温度不超过标准的允许值。 马达保护设备例图 马达过热保护的相关标准 每个国家或每个单独的标准对马达过热保护的要求会有差异,我们以加拿大电气法规(Canadian Electrical Code, Part I, Safety Standard for Electrical Installations)和加拿大国家标准之一(A National Standard of Canada)CAN/CSA-C22.2 NO.68 Motor-Operated Appliances(Household and Commercial)作为例子,简单解读一下标准要求。以上的两本标准都是CSA(Canadian Standards Association)制定的标准,由加拿大政府采纳为国家标准。 主要的马达保护器的分类与用法,如表-1: 表-1马达保护措施的比较表 实现马达过热保护的方法 以加拿大国家标准/ CSA标准CAN/CSA-C22.2 NO.68作为例子,了解一下对于马达驱动的电器如何实现马达过热保护以符合标准要求,标准列出了如下途径或者可能情况: (1) 使用马达装入式热保护器,符合CSA标准C22.2 No.77 Motor with Inherent Overheating Protection。这些马达过热保护器如上表所列,使用时需要注意,保护器不能只响应马达的电流,还需要有适当的额定工作电压、电流值与温度预定保护值,而且热保护器需要适用于马达。标准要求的测试有Running Heating Temperature test, Locked-Rotor Temperature testand Locked-Rotor Endurance test。如果马达符合这本标准,就可以标上 “THERMALLY PROTECTED” (热保护马达)。也就是说,当马达符合整机电器的标准CSA68与马达标准CSA77,马达在正常工作额定负载(Rating),过载(Running Heating)以及堵转(Locked-Rotor)的应用条件下都符合标准要求,马达得到了过热保护。 (2) 如果马达驱动的电器装有过载保护器(Overload Protection device),就不一定需要过热保护。这种情况就须要符合CEC Part I的要求,该种过载保护器与前面所讲的过热保护器不同,它只依靠响应马达的电流来实现保护,可以单独于马达也可以附装于马达。对于脱扣电流的选择,保护器的脱扣电流与马达额定电流之比一般不超过1.15。如果选择用Fuses(熔断器)作为单独于马达的过载保护器,这种Fuse就须要用Time-delay fuse of the type(“D” Fuse)。 (3) 对于一些商用的电器,需要永久连接(Permanent Connection)到建筑物的配电线路的情况,不一定需要在电器内装有过载保护器,但必须在电器安装连接时确保配电线路提供过载保护,而且电器需要有警告语标签(CAUTION)。 (4) 对于一些特定电器,标准豁免马达过热保护器。例如,使用瞬时接触开关(Momentary Contact Switch)控制马达的电器、手持式电器和有人值守间断工作制而且内装熔断器的家用电器。另外,对于有人值守间断工作制的家用电器,如果通过堵转测试评估,亦可以豁免马达过热保护器。 案例 例如,某厂家生产空气压缩机,销售市场在北美(加拿大与美国),申请CSA产品安全认证以符合北美标准。这类产品适用的标准是CAN/CSA-C22.2 NO.68,其中空压机使用的马达铭牌信息摘录如下:马达使用CSA认证的装入式热保护器,类型是自动复位马达热保护器(Motor thermal automatic reset protector)。如上述的热保护方法,适用方法(1),马达须要符合CSA标准C22.2 No.77. 以下将会举例介绍这本标准其中要求的马达堵转温度测试 :马达堵转温度测试(LOCKED ROTOR TEMPERATURE) 表-2 马达铭牌信息 1. 测试目的 堵转温度测试的目的主要是评价马达运行在堵转状态下,绕组的温度不超过标准允许值,过热保护器能起到保护马达避免过热的作用。 2. 测试方法 根据标准要求,测量马达堵转温度适用电阻法或热电偶法。一般情况下,要根据马达的类型或实验室的情况选用合适的测试方法。 表-3电阻法与热电偶法对比 3. 测试条件 ◆标准要求的是型式测试,选取有代表的样品(马达与保护器的组合)进行测试。 ◆马达样品需要用木材或其他隔热材料作为夹具固定马达,以及堵转马达轴。 ◆除非有特别说明,马达的安装位置必须使保护器最大程度置于下方,称为“Worst Case”,因为按照热传导的对流原理,绕组的上方通常比下方的温度要高,当保护器在下方脱扣时,绕组上方的温度将会最高。 ◆为了确定绕组温度最热点,需要把热电偶布在实际工作的绕组上,例子中电容运转单相异步马达,就要布在实际工作的主绕组上,一般最少布4点热电偶,例如布在绕组上面前后,下面前后各一点。 ◆马达测试电压,基于马达铭牌的额定电压,一般选用标准指定对应的市电标称电压,例如铭牌电压110-120 V,测试电压则为120 V。本例子中,马达铭牌电压115 V,那么测试电压就用120 V。 ◆马达的金属外壳串联一个3 A 保险丝接到电源地线。如果3 A保险丝熔断,就能检查出马达绝缘损坏外壳带电。 ◆需要准备记录的数据有电压、频率、堵转电流、环境温度和连续绕组温度。 4. 测试程序与结果判定   图-1 时间与堵转绕组温度的曲线 (举例单相马达与自动复位热保护器组合) 以单相马达与自动复位热保护器组合为例说明,其他情况请查阅相关标准。测试在室温环境进行,堵转72小时,其间热保护器必须因绕组温度升高断开电路又自动复位,仪器连续记录绕组温度,图-1的示意图由经验所得。整个过程到结束,必须符合以下结果:绕组温度不超过表-4的限值,本例子中马达的绝缘等级Class B;接地的保险丝不能熔断 ;马达不能着火;马达的绝缘材料不能出现剥落,变脆,炭化等严重损坏现象;马达不能有电气或机械故障 ;能通过耐压测试。 表-4 绕组最高堵转温度限值

    时间:2012-02-29 关键词: 标准 案例 马达 过热保护

  • 利用完全可编程平台实现高效的马达控制

    碳足迹、绿色能源和气候变化屡现新闻头条,引人瞩目。为保证我们的后代有一个洁净的生活环境,我们必须立即行动起来。为此,发达国家的政府以税费的方式来降低碳排放和能源使用。由于超过半数的电力用于驱动电动马达,因此设计人员不是应该而是必须采用更加高效的马达控制与设计。 电动马达的作用就是把电能转换成为机械能,而效率则是指产生的机械能与所用的电能之比。马达的振动、发热、噪声和谐波属于各种形式的损耗,要实现高效率,就应减少这些能耗。那么有哪些设计技巧可供设计人员使用,以帮助他们实现高效率呢? 本文将介绍综合运用磁场定向控制(FOC)算法和脉冲频率调制(PFM)严密地控制马达,实现高精度与高效率。 FOC 标量控制(或者常称的电压/频率控制)是一种简单的控制方法,通过改变供电电源(电压)和提供给定子的频率来改变马达的扭矩和转速。这种方法相当简单,甚至用8/16位微处理器也能完成设计。不过,简便的设计也伴随着最大的缺陷——缺乏稳健可靠的控制。如果负载在高转速下保持恒定,这种控制方法倒是足够。但一旦负载发生变化,系统就不能快速响应,从而导致能量损失。 相比而言,FOC能够提供严格的马达控制。这种方法旨在让定子电流和磁场保持正交状态(即成90度角),以实现最大扭矩。由于系统获得的磁场相关信息是恒定的(不论是从编码器获得,还是在无传感器工作状态下的估算),它可以精确地控制定子电流,以实现最大机械扭矩。 一般来说FOC比较复杂,需要32位处理器和硬件加速功能。原因在于这种方法需要几个计算密集型模块,比如克拉克变换、帕克变换等,用于完成三维或二维坐标系间的相互转换,以抽取电流相对磁通的关系信息。 如图1所示,控制马达所需考虑的输入包括目标扭矩指令、供电电流和转子角。根据这些参数完成转换和计算,计算出电力电子的新驱动值。完成一个周期的FOC所需的时间被称为环路时间。不出所料,环路时间越短,系统的响应速度就越快。响应速度快的系统意味着马达能够迅速针对负载做出调整,在更短的时间周期内完成误差补偿,从而实现更加顺畅的马达运行和更高的效率。 图1:磁场定向控制可以严密地控制马达扭矩,提高效率。环路时间越短,系统响应速度越快。 一般采用嵌入式处理器实现FOC算法,环路时间介于50us到100us之间,具体取决于模型和可用的硬件。此外,还可采用软件来实现FOC,但无法保证其确定性。因此大量设计借助FPGA硬件加速,来发挥这种技术的确定性和高速处理优势。使用最先进的28nm FPGA技术,典型FOC电流环路时间为1.6us1,相对采用软件方法明显缩短。 由于加强马达控制不仅可降低噪声,而且还能提升效率和精度,因此目前大部分电流环路都采用硬件来实现,而且倾向于把速度环路和位置环路也迁移到硬件实现方案中。这种做法是可能的,因为随着数字电子电路技术的进步,单个器件拥有足够强大的运算能力。用FPGA实现的速度控制环路时间和位置控制环路时间分别为3.6us1和18us1。与传统软件方法相比这是显著的性能提升,因为传统的位置环路时间一般在毫秒级。 调制 调制也是提高能效的关键模块。根据负载、性能要求和应用需求可以使用不同的调制方案,而且这些调制方案对马达控制系统的运行影响重大。调制原理图(图2)分析了我们准备在本文中评论的几种调制方案。 最基本的调制方案采用六步进调制法,这代表三相功率桥的6种可能组合(不含111和000空状态,该状态下所有开关均关断)。这种开关方法表示为六边形的6个蓝色顶点。六步进调制法对马达施加最大功率,即逆变器的输出电压与Vdc相等。 虽然输出功率大,设计实现方案简便,但如果马达要求高精度和高稳健性,则不宜采用六步进调制法。这是因为马达运行在非线性状态下,需要从一种状态(顶点)“跳跃”到另一种状态,不能平稳运行。 要让马达更平稳运行,可以使用正弦调制法。正弦调制法能够让马达平稳运行吗,虽然与六步进调制法相比这种方法略显复杂,而且在效率上也没有优势,因为逆变器的输出仅为Vdc的一半,基本上是Vdc/2=0.5Vdc。在调制原理图上,这表示为红圈的内圈。 图2: 调制原理图 为弥补正弦调制造成的损耗,空间矢量PWM(SVPWM)调制法运营而生。SVPWM可以提供1/√3 Vdc=0.5773 Vdc的电压。与正弦调制类似,SVPWM也能让马达平稳运行。在调制原理图上,这表示为红圈的外圈。图3是正弦调制法和SVPWM调制法的波形对比。 图3:正弦调制法和SVPWM调制法的波形对比 正弦调制法和空间矢量调制法均使用脉冲宽度调制(PWM)技术,一种最为常见的工业调制技术。但是脉冲宽度调制使用固定的调制频率,通过改变脉冲宽度来调节对供电电压的控制,故谐波的出现是个问题。谐波是EMI、马达振动的原因,也是一种能量损耗。 为抑制谐波,可以使用另一种调制方法,即使用脉冲频率调制(PFM)。脉冲频率调制可让少量脉冲保持固定宽度,并根据所需的值按不同周期(频率)进行调制。这种调制方法可以减少谐波,因谐波会分散到所有频率上。 图4和图5即为对PWM和PFM的FFT(快速傅里叶变换)频率分析的对比情况。可以清楚地看到PFM可以消除第三次谐波失真。 图4:脉冲宽度调制方案产生的谐波。谐波会导致能量损耗和马达振动。 图5:脉冲频率调制方案中产生的谐波可分散到所有频谱上。看不到谐波尖峰。 实现方案 市场上已经有用于三相马达的磁场定向控制实现解决方案。除了实现复杂的算法,设计人员还应考虑该实现方案能否在马达运行中在SVPWM、正弦PWM和FPM等不同调制方案间实时切换。其他需要考虑的方面有: - 使用同一器件控制多轴 - 集成实时网络协议和更新 - 功能安全设计 要达到本文描述的性能,可以选用Zynq-7000 All Programmable SoC。Zynq-7000 All Programmable SoC完美集成了1GHz 双核 Cortex A9处理器子系统和FPGA架构(如图6所示)。SoC子系统内置SPI、I2C、UART、CAN、USB、GigE MAC等常见外设和接口,以及通用存储器接口。高带宽AMBA AXI互联用于处理器子系统和FPGA之间的直接连接,以实现高速数据互联。此外,Zynq器件采用灵活的IO标准,便于连接外部器件。 图6:Zynq-7000 All Programmable SoC由嵌入式双核Cortex A9处理器子系统(灰色)和可编程FPGA逻辑(黄色)组成,为马达控制提供一款终极平台,可在软/硬件模块间实现无缝互操作性。 Zynq-7000 AP SoC经过精心设计,在单个芯片上即可提供一款最佳的马达控制平台。Cortex A9处理器可用于运行网络软件协议栈、操作系统以及用户的应用代码。它们均以软件方式运行,可实现对器件的总体应用管理。对于FOC算法、调制实现方案和供工业网络使用的定制MAC等关键性功能模块,最好在FPGA架构中实现,以便发挥硬件加速和高速计算优势。由于嵌入式处理器和FPGA架构集成在单个器件中,可以灵活选用软/硬件架构。 图7:Zynq-7000上的马达控制平台架构样例。网络协议栈、软件应用、RTOS由A9子系统负责执行。马达控制算法、调制方案和定制MAC应布置在FPGA架构中,以获取实时性能。

    时间:2013-11-18 关键词: 平台 马达 实现 可编程 控制 高效 利用 完全

  • LED电视有望成为中国LED产业2012下半年马达

    根据市场调查,政府推动能效补贴政策,可望加速推动LED背光液晶电视对于传统CCFL背光液晶电视的取代,尤其是直下式LED背光电视产品,因其具备更高能效表现,容易达到较高的EEI(能效指数)和更低成本价格,甚至可能成为2012年下半年整个大陆电视市场之主要动能。 专家表示,近期大陆电视厂商面板的强劲需求,除了反映品牌厂商对国庆假期销售的乐观预期外,还显现出能效补贴政策对于高能效产品转换的需求,以及厂商对于下半年供需紧张和价格上涨的担忧。其中,厂商对于高能效EEI的直下式LED背光电视产品的开发特别积极。 同时,为了弥补短期内内部资源的欠缺,以及能效补贴政策在中长期的不确定性因素,很多厂商则采取了系统组装外包的策略,以缩短开发周期,提高开发的灵活度。而直下式LED背光电视产品因具备更高能效表现和更低成本价格,将可望成为2012年下半年整个大陆电视市场之主要动能。 分析认为,大陆下一轮的能效补贴将在现有补贴体系下,对于能达到更高EEI(2.5以上)的电视机种、采取更高额度的补贴标准。因此,部分品牌厂采用了背光明暗控制(Local Dimming)直下式的LED背光技术,开发更高能效的大尺寸(50寸以上)液晶电视产品,期望能获得更高的能效补贴。惟最新补贴标准尚未确定。 中国发改委系于今年8月初宣布了第2轮的高能效受惠企业和产品型号。在新一轮的能效补贴中,来自22个电视厂商的1554个新的型号被列入补贴名单。 值得注意的是,除了一线厂商依然获得最多的产品型号之外,很多新平面电视品牌和三、四线白牌厂商也在本轮的补贴受惠之列。包括京东方、联想、东芝和冠捷,以及其他侧重于产品代工的本土白牌厂。加上第一轮的补贴名单,高能效补贴产品型号总数超过了3000个。 责编:李杰

    时间:2014-04-14 关键词: LED 中国 马达 下半年

  • 日立开发出可提高EV马达系统效率的“PHM控制”方式

    日立制作所2010年8月4日宣布,该公司面向电动汽车(EV)的驱动马达等,开发出了可提高高速行驶时效率的新型控制方式(图)。可使结合使用逆变器和马达的马达系统的综合效率提高3个百分点。比如,现行马达系统的效率为91%时,新方式可使其提高至94%。日立今后将与汽车厂商共同推进开发,争取2~3年后使其实用化。新控制方式为“高谐波调制省脉冲驱动PHM(Pulse Harmonic Modulation;PHM)”控制。与现行的PWM(Pulse Width Modulation;脉冲宽度调制)控制相比,可将脉冲状电压信号(脉冲)的数量减少至1/5。由此,可减少高频开关次数,从而降低逆变器的开关损失。由此,可使逆变器的发热量减少约40%。使脉冲变得稀疏时,电压信号会变成由正弦波变形而来的“畸变波”(脉冲近似的畸变波)。变成畸变波后,施加给马达的实效电压会高于正弦波。由于通入马达的电流相应减少,因此铜损也会降低。不过,畸变波内含有可使马达的铁损增加的高谐波成分。因此,通过施加反相位的电压信号,可除去振幅较大的低次高谐波成分,并尽量减少高次高谐波成分。由此,可防止铁损增加。这种控制方式还可用于其它用途,比如将逆变器端减少的能量用于马达端,使高速行驶时的马达输出功率提高10%等。不过,只有在高速行驶时才有望通过PHM控制方式提高效率。据日立介绍,车速方面的条件是达到60km/h左右以上。该公司称,“实验结果表明,低速行驶时马达的铜损会增加”。因此,该公司将考虑分别采用两种控制方式,在低速行驶时采用PWM控制,高速行驶时采用PHM控制。该公司设想使此次开发的技术在输出功率为50k~100kW的马达上实用化,不过输出功率即使超出这一范围也会产生相同的效果。“目前正打算与知名汽车厂商共同推进开发”图:PHM控制。与现行PWM控制相比,可使脉冲变得稀疏。由此,可减少开关损失和铁损

    时间:2010-08-11 关键词: 方式 日立 马达 phm

  • 本田大转舵 从“发动机主体”向“马达主体”

    本田12月5日举办了面向新闻媒体的技术说明会“HONDA Meeting”,一举发布了新开发的发动机和变速箱、混合动力技术、电动汽车技术等多项新一代动力传动系统技术。限于时间限制,发表之多很难一一采访,在诸多的发表中,笔者最为关注的一项技术,是使用两个马达的混合动力系统。 虽然本田以往曾透露,这项技术不同于丰田的THS(Toyota Hybrid System),是不使用行星齿轮机构的方式,但内部的具体情况一直笼罩着面纱。 但从这次公开的情况来看,本田双马达式混合动力系统的结构简单到令人略感失望。简单来说,绝大多数的行驶模式都是作为电动汽车(EV),或是系列混合动力车(HEV),利用马达行驶。只有在高速行驶时,才利用固定齿轮直接连接发动机与轮胎,进行发动机行驶。 按照本田的说法,因为没有行星齿轮机构,所以机械损耗小,效率高。但这种方式的难点是驱动力基本靠马达,需要高输出功率的发电机和马达。实际上,在此次展出的插电式混合动力车(PHEV)用系统中,马达的输出功率为120千瓦,发电机的输出功率为100千瓦,功率相当之大。当笔者就这一点询问开发人员时,得到的回答是马达和发电机的成本的确偏高,现在正在努力降低成本。 本田计划首先于2012年让该系统在PHEV中投入实用,然后于2013年在HEV中投入实用。在此之前,本田曾经以“IMA(Integrated Motor Assist)”的名称,把使用小型马达和电池、以发动机驱动为主体、结构简单的混合动力系统投入了实用。 与之相比,新开发的双马达式混合动力系统在绝大多数行驶模式下都是以马达作为主要驱动力。笔者曾经试驾过配备该系统的PHEV试制车,行驶感觉与EV无二。 中国有个成语叫做“君子豹变”,长期执着于发动机的本田凭借混合动力系统向以马达驱动为主体的系统转向可谓是此次发布会上的一大惊喜。如何在马达驱动的汽车中加入本田的特色?我们期待本田的工程师发挥自己的“执着”。  

    时间:2011-12-09 关键词: 发动机 马达 本田

  • 使大型轿车实现30km/L最高燃效的双马达式混合动力系统

    [摘要] 在混合动力车中,丰田开发的“THS(Toyota Hybrid System)”双马达混动系统已经广泛普及。   本田2013年6月开始销售的大型混动轿车”雅阁混动版”的混合动力系统是一项技术革新,打破了传统的单马达式、双马达式技术的常识,虽然配备在大型车上,但却实现了接近丰田”普锐斯”(32.4km/L)的燃效值。本田实现了新型双马达方式混合动力系统的实用化,在大型轿车中首次达到了30.0km/L的燃效值(JC08模式),实现了远远超过其他车辆此前最高燃效(23.4km/L)的划时代的性能。这不仅对日本的混合动力技术带来了巨大冲击,而且今后还有望广泛应用于插电式混合动力车,将未来的环保车开发向前推进了一大步。   在混合动力车中,丰田开发的”THS(Toyota Hybrid System)”双马达混动系统已经广泛普及。而本田此前一直采用的是名为”IMA(Integrated Motor Assist)”的单马达混动系统,这种方式存在的缺点是,马达输出功率小,靠马达驱动行驶时的速度范围小,提高燃效的效果比不上丰田。于是,本田在雅阁中开发出了马达输出功率为124kW(与发动机相当)的新型双马达方式的混动系统”i-MMD(intelligent Multi-Mode Drive)”。   这项技术实现了三种行驶模式,分别是仅由马达驱动的模式、让发动机转动带动发电机发电并依靠马达行驶的串联混合动力模式、用发动机的动力直接驱动车轮的发动机模式。发动机的效率一般在车辆起步、加速及低速行驶时较低,而在高速稳定行驶时较高。因此,该技术在低中速区积极使用马达,提高了像纯电动汽车一样依靠马达行驶的比例,在高速区则将发动机动力直接传递给车轮。   比如,可在车速为60km/h时进行控制,让只依靠马达行驶和利用串联混合动力行驶的时间比例达到1:1。由于仅靠马达行驶时不使用汽油,所以可大幅提高燃效。当车速提高到100km/h以上时,便利用发动机的驱动力行驶。此时,如果行驶负荷较大,就用马达来辅助,负荷较小时则利用发电机来充电,并将电力储存起来。如果配备的电池的电量增加,在高速行驶时也可以让发动机停转,而只依靠马达行驶。车速为100km/h时,依靠马达行驶的比例和依靠发动机行驶的比例为1:2。   要大幅超过以前的最高燃效,必须提高所有部分的效率,包括发动机的热效率、高电压系统(马达、逆变器、电池)的效率、减速时的再生能量的回收率。发动机方面,通过采用阿特金森循环、EGR(尾气再循环)冷却器、电动可变气门正时机构、电动空调压缩机、电动水泵等技术,使热效率达到了现有发动机中的最高值38.9%。   另外,高电压系统也全部重新设计,降低了仅靠马达行驶时的损失,使效率达到了一流水平。而且,还通过新开发的再生协调制动器,高效回收减速时的能量并将其转化为电力,也为提高燃效作出了贡献。

    时间:2013-10-26 关键词: 马达 混合 燃效 轿车

  • 电动车成为全年最大亮点,车用半导体市场稳定提升!

    瑞士日内瓦汽车展盛大登场,包括日本本田、英国奥斯顿马丁、德国奥迪及宾士,及法国雪铁龙及雷诺和标致三车厂,均将推出一系列电动概念车,面对中美贸易争端、英国脱欧、全球经济趋缓及新排废标准等冲击,车厂亟欲借此扭转疲软车市现况,使得电动车成为全年最大亮点,更激发长期投资潜力。 日盛全球智能车基金经理人冯绍荣表示,各家车厂竞相推出电动车款,反映全球车市面临严峻挑战,纷纷砸重金投资符合欧盟2020年排放标准。全球13大车厂新能源汽车战略,未来三年内将推出多于82款车,未来几年大量且快速导入电动车,期推动电动车销量快速成长。根据Morgan Stanley预估,至2025年全球电动车销量将达940万辆,年复合成长率高达33%。 群益创新科技基金经理人黄常恩指出,根据IEA预估,2025年全球出厂新车中,每四辆车就有一辆电动车,车用电子和电动车渗透率长期稳定提升趋势不变,带动相关零件及供应链表现,包括电池、马达、电力控制元件、冷却系统、感应器等皆受惠,表现可持续关注。 台新智能生活基金经理人苏圣峰认为,多国政府为环境永续发展,追求低碳目标,力推电动车产业,祭出购车补贴及多项税率减免优惠。根据统计显示,2017年全球电动车新车挂牌数已突破百万辆门槛,来到115万辆,较2016年大幅成长54.35%,且近几年增幅维持稳定,显示成长动能强劲。 车用电子全球半导体需求,预估2019年第二季落底后逐季回升,并成为需求稳定成长重要推手。冯绍荣强调,根据BoAML估计,至2021年每台车半导体含量将大幅攀升至480美元,以6.5%的年复合成长率稳步上扬,汽车电子将取代智能手机,爆出半导体成长最大商机。

    时间:2019-03-12 关键词: 电池 电动车 马达 车用半导体

  • 日本电产与广汽集团成立新能源汽车驱动马达合资公司

    日本电产株式会社(以下简称“本公司”)于 2019 年 8 月 1 日召开的董事会上通过了与中 国广汽集团旗下的广汽零部件有限公司(以下简称“广汽零部件”)就成立新能源汽车驱动马 达合资公司进行签约的决议,并于 8 月 1 日正式签约。 但,本合约的正式生效以获得政府机关对反垄断法的审批为条件。 本公司将车载马达事业定位为一项战略性的重点事业,在中期战略目标 Vision2020 中,设 定了 7 千亿日元~1 万亿日元的销售额目标,正在全力强化和推动车载马达事业的发展。 近年来,作为全球变暖及大气污染的治理措施,世界各国相继发布禁止销售汽油车及柴油车 等规定,汽车的“零排放化”正成为世界潮流。在此潮流的影响下,各家汽车厂商也以前所未 有的速度加快汽车的电动化(以下简称“EV”)步伐,在全球范围内通过一系列的措施加紧应 对。面向这一趋势带来的汽车电动化的快速发展,作为本公司战略市场之一的车载马达市场 预测在 2030 年市场规模将扩大至 6 万亿日元。其中新能源汽车驱动马达作为替代燃油发动 机的重要零部件之一而受到业界各公司的广泛关注,也是本公司正在下大气力重点发展的 领域。 广汽零部件作为在汽车排放标准不断严格的中国汽车市场排名第六位的汽车厂商—广汽集团 旗下的零部件公司,主要经营内装零部件和电装零部件等,不仅销售给正在积极推动乘用车 电动化的广汽自主品牌的 EV/PHEV,也大量配套给集团内外的日系合资企业。 本公司及广汽零部件共同认识到今后汽车产业中新能源汽车驱动马达的战略重要性,并对面 向广汽在低成本高效率的驱动马达领域展开合作达成共识。 在合资公司中,通过将广汽积累的整车方面的技术与本公司拥有的马达及电装技术进行整 合,重点面向广汽集团开发、生产和销售低成本高效率的集成驱动马达系统,并依次向其他 汽车厂商扩展销售。在地域辽阔的中国通过增强本土的研发资源加速开发设计进程,并充分 利用广汽集团的采购资源大力推进成本的改善和优化。    合资公司概要 (1) 公司名称 广州尼得科汽车驱动系统有限公司(暂定名) (2) 总部所在地 中国广东省广州市 (3) 成立日期 2019年9月~10月(预计) (4) 主要经营范围 新能源汽车专用驱动电机系统及零部件的开发、生产、销售 及售后服务 (5) 注册资本 6亿元人民币(约93亿日元)(预计) (出资比例 日本电产51%、广汽零部件49%)      

    时间:2019-08-01 关键词: 马达 日本电产 广汽

  • 基于DSPIC33F的马达控制方案

    基于DSPIC33F的马达控制方案

    Microchip公司的dsPIC33F系列是高性能16位数字信号控制器(DSC),采用改进的哈佛架构,高达40MIPS,16位数据通路,24位指令,工作电压3.0V~3.6V,主要用在各种马达控制如无刷DC马达,单相和三相马达与开关磁阻电动机。此外也可用在UPS、逆变器、开关电源、功率因素修正以及服务器、通信设备和其他工业设备的电源管理模块。DSPIC33FJXXXMCX06A/X08A/X10A系列器件可支持多种电机的控制应用,如无刷直流电机,单相和三相感应电机,开关磁阻电机。dsPIC33F电机控制产品也非常适合于不间断电源(UPS),逆变器,交换式电源供应器,功率因数校正以及服务器、电信设备和其他工业设备中的电源管理模块的控制。图1 dsPIC33F系列方框图图2 Cerebot MC7马达控制板框图DSPIC33F主要特性工作范围:•最高可达40 MIPS的操作(3.0V~3.6V):-工业级温度范围(-40℃~85℃)-扩展级温度范围(-40℃~125℃)•最高可达20 MIPS的操作(3.0V~3.6V):-高温范围(-40℃~150℃)高性能DSC CPU:•改进型哈佛架构• C编译器优化指令集• 16位宽数据总线• 24位宽指令•可寻址最大4M指令字的线性程序存储空间•可寻址最大64kB线性数据存储器• 83条基本指令:多数为单字节/ 单周期指令•两个40位累加器:-带舍入和饱和选择•灵活和强大的寻址模式:-间接寻址、模寻址和位反转寻址•软件栈16位×16位小数/整数乘法运算• 32/16位和16/16位除法运算•单周期乘法和累加运算:- DSP操作的累加器回写-双数据取操作•可将最多40 位数据左移或右移最多16 位直接内存访问(DMA):• 8通道硬件DMA• 2 kB双端口DMA缓冲区(DMA RAM)以存储通过DMA传输的数据:-允许CPU执行代码时在RAM和外 设之间进行数据传输(不额外占用周期)•大多数外设支持DMA中断控制器:•中断响应延时5个周期•最多67个可用中断源•最多五个外部中断• 7个可编程优先级•五个处理器异常响应数字I/O:•最多85个可编程数字I/O引脚•最多24个引脚上具有唤醒/变化中断功能•输出引脚可驱动3.0V~3.6V电压• 5V容限的引脚呈漏极开路配置,最 高其有5.5V输出,并有一个外部上拉•所有I/O引脚具有4mA的电流吸入 能力片上闪存和SRAM:•闪存程序存储器,最大256 kB•数据SRAM,最高30kB(包括2kB的DMA RAM空间)系统管理:•灵活的时钟选项:-外部晶振,谐振器和内部RC-全集成PLL-极低抖动PLL•上电定时器•振荡器启动定时器/稳定器•自带RC振荡器的看门狗定时器•故障保护时钟监视器(FSCM)•多个复位源电源管理:•片上2.5V稳压器•实时时钟源切换•可快速唤醒的空闲,休眠和打盹模式定时器/捕捉/比较/PWM:•定时器/计数器,最多9个16位定时器:-最多可以配对成4个32位定时器- 1个定时器,可依靠外部32.768 kHz振荡器用作实时时钟(RTC)-可编程的预分频器•输入捕捉(最多八通道):-可捕捉上升沿,下降沿或上升/下降沿- 16位捕捉输入功能-每路捕捉都有4字深度的FIFO缓冲•输出比较(最多八通道):- 一个或两个16位比较模式- 16位无毛刺PWM模式通信模块:• 3线SPI(2个模块):-帧支持简单编解码的I/O接口-支持8位和16位数据-支持所有串行时钟格式和采样模式• I2C(2个模块):- 完全支持多主从模式- 7位和10位寻址-总线冲突检测和仲裁-集成信号调理-从地址掩码• UART(2个模块):-检测到地址位时产生中断-检测UART错误产生中断-检测到启动位时将器件从休眠模式唤醒- 4字符的发送和接收FIFO缓冲区- LIN/J2602支持-硬件IrDA编码和解码-高速波特率模式-使用CTS和RTS的硬件流控制•增强型CAN(ECAN技术)2.0Bactive版本(多达2个模块):-多达8个发送缓冲区以及32个接收缓冲区- 16个接收滤波器和3个屏蔽寄存器-用于诊断和总线监视的环回模式、监听模式和监听所有报文模式-收到CAN报文时唤醒器件-自动处理远程传输请求-使用DMA的 FIFO模式- DeviceNet寻址支持-电机控制外设:•电机控制PWM(最多八通道):- 4个占空比发生器-独立或互补模式-可编程死区时间和输出极性-边缘或中心对齐-手动输出优先控制-两个故障输入- ADC转换的触发-16位分辨率的PWM频率(40MIPS)=1220Hz边沿对齐模式,610Hz中 心对齐模式- 11位分辨率的PWM频率(40MIPS)=39.1 kHz的边沿对齐模式,19.55 kHz的中心对齐模式•正交编码器接口(QEI)模块:- A相、B相和检索脉冲输入- 16位上升沿/下将沿位置计数器-计数方向状态-位置测量(x2和x4)模式-输入端的可编程数字噪声滤波器-备用16位定时器/计数器模式-位置计数器计满上/下溢中断模拟/数字转换器(ADC):•器件中最多两个ADC模块• 10位,1.1 Msps或12位,500ksps的转换:-两个,四个或八个同时采样-最多32个带自动扫描的输入通道-转换启动可手动进行或与4个触发源中的一个同步进行-休眠模式下也可进行转换-积分非线性误差最大为±1 LSb-微分非线性误差最大为±1 LSbCMOS闪存技术:•低功耗,高速闪存技术•全静态设计• 3.3V(±10%)工作电压•工业级温度级和扩展级级温度•低功耗封装:•100引脚TQFP(14mm×14mm×1mm和12mm×12mm×1mm)• 80引脚TQFP(12mm×12mm×1mm)• 64引脚TQFP(10mm×10mm×1mm)• 64引脚QFN(9mm×9mm×0.9mm)Cerebot MC7马达控制板Cerebot MC7板是基于Microchip dsPIC 16位数字信号控制器的微控制器开发板。Cerebot MC7主要是作为机电器件控制器,如,直流电机。该微控制器采用的是经过电机控制优化的dsPIC系列的dsPIC33FJ128MC706A。Cerebot MC7具有4个半桥电路,其额定电压在5A时为24V。每一个半桥电路都连接到dsPIC A/D转换器,以测量闭环反馈控制的电压和电流。这些半桥可以用来控制两个有刷直流电机,两个两极步进电机,一个直流无刷电机,一个单极步进电机。此外,该板可用于实现开关DC/DC转换器的控制器。图3 Cerebot MC7马达控制板电路图(1)图4 Cerebot MC7马达控制板电路图(2)Cerebot MC7马达控制板主要特性• dsPIC33FJ128MC706A微控制器•四个24V/5A带电流和电压反馈的半桥式电路,并提供过电流中断•电源电压最高24V• 5V/4A开关电源•集成的编程/调试电路• CAN网络接口•用于Digilent外设模块板的3个Pmod连接器•八个RC伺服连接器•两个I2C菊花链连接器• 256kbits I2C EEPROM•两个按钮和四个LED•所有I/O引脚的ESD保护和短路保 护

    时间:2018-09-18 关键词: 马达 嵌入式处理器 dspic33f cerebot mc7

  • AtmelATmega88汽车马达控制方案

    AtmelATmega88汽车马达控制方案

    Atmel 公司的ATmega88是带有8KB在系统编程Flash的8位微控制器,它是基于增强RISC架构,有丰富的指令集和32个通用的工作寄存器,吞吐量达到1 MIPS /MHz, 广泛应用于汽车电子和工业控制等领域。本文介绍了ATmega88的主要性能,方框图以及用于汽车马达控制的开发板ATAVRAUTO200的主要性能与详细电路图。 ATmega88 8-bit Microcontroller with 8K Bytes In-System Programmable Flash The ATmega48/88/168 is a low-power CMOS 8-bit microcontroller based on the AVR enhanced RISC architecture. By execut ing powerful inst ruct ions in a single clock cycle, the ATmega48/88/168 achieves throughputs approaching 1 MIPS per MHz allowing the system designer to optimize power consumption versus processing speed. The AVR core combines a rich instruction set with 32 general purpose working registers. All the 32 registers are directly connected to the Arithmetic Logic Unit (ALU), allowing two independent registers to be accessed in one single instruction executed in one clock cycle. The resulting architecture is more code efficient while achieving throughputs up to ten times faster than conventional CISC microcontrollers. The ATmega48/88/168 provides the following features: 4K/8K/16K bytes of In-System Programmable Flash with Read-While-Write capabilities, 256/512/512 bytes EEPROM, 512/1K/1K bytes SRAM, 23 general purpose I/O lines, 32 general purpose working registers, three flexible Timer/Counters with compare modes, internal and external interrupts, a serial programmable USART, a byte-oriented 2-wire Serial Interface, an SPI serial port, a 6-channel 10-bit ADC (8 channels in TQFP and QFN packages), a programmable Watchdog Timer with internal Oscillator, and five software selectable power saving modes. The Idle mode stops the CPU while allowing the SRAM, Timer/Counters, USART, 2-wire Serial Interface, SPI port, and interrupt system to continue functioning. The Power-down mode saves the register contents but freezes the Oscillator, disabling all other chip functions until the next interrupt or hardware reset. In Powersave mode, the asynchronous timer continues to run, allowing the user to maintain a timer base while the rest of the device is sleeping. The ADC Noise Reduction mode stops the CPU and all I/O modules except asynchronous timer and ADC, to minimize switching noise during ADC conversions. In Standby mode, the crystal/resonator Oscillator is running while the rest of the deviceis sleeping. This allows very fast start-up combined with low power consumption. ATmega88主要特性: High Performance, Low Power AVR® 8-Bit Microcontroller Advanced RISC Architecture 131 Powerful Instructions – Most Single Clock Cycle Execution32 x 8 General Purpose Working Registers Fully Static Operation Up to 16 MIPS Throughput at 16 MHz On-chip 2-cycle Multiplier Non-volatile Program and Data Memories 4/8/16K Bytes of In-System Self-Programmable Flash (ATmega48/88/168) Endurance: 75,000 Write/Erase Cycles Optional Boot Code Section with Independent Lock Bits In-System Programming by On-chip Boot Program True Read-While-Write Operation 256/512/512 Bytes EEPROM (ATmega48/88/168) Endurance: 100,000 Write/Erase Cycles 512/1K/1K Byte Internal SRAM (ATmega48/88/168) Programming Lock for Software Security Peripheral Features Two 8-bit Timer/Counters with Separate Prescaler and Compare Mode One 16-bit Timer/Counter with Separate Prescaler, Compare Mode, and Capture Mode Real Time Counter with Separate Oscillator Six PWM Channels 8-channel 10-bit ADC Programmable Serial USART Master/Slave SPI Serial Interface Byte-oriented 2-wire Serial Interface Programmable Watchdog Timer with Separate On-chip Oscillator On-chip Analog Comparator Interrupt and Wake-up on Pin Change Special Microcontroller Features Power-on Reset and Programmable Brown-out Detection Internal Calibrated Oscillator External and Internal Interrupt Sources Five Sleep Modes: Idle, ADC Noise Reduction, Power-save, Power-down, and Standby I/O and Packages 23 Programmable I/O Lines Green/ROHS 32-lead TQFP and 32-pad QFN Operating Voltage: 2.7 - 5.5V for ATmega48/88/168 Temperature Range: 40C to 125C Speed Grade: ATmega48/88/168: 0 - 8 MHz @ 2.7 - 5.5V, 0 - 16 MHz @ 4.5 - 5.5V Low Power Consumption Active Mode: 4 MHz, 3.0V: 1.8mA 图1. ATmega88方框图 ATmega88开发板ATAVRAUTO200 This document describes the ATAVRAUTO200 dedicated to the ATmega88 AVR micro controllers. This board is designed to allow an easy evaluation of the product usingdemonstration firmware. This board includes all elements necessary for designers to quickly develop code related to LIN communication node implementing the ATmega88 and for prototyping and testing of new designs. 图2. ATAVRAUTO200开发板外形图 The ATAVRAUTO200 provides the following features: ATmega88 QFN32AVR Studio® software interface,Power supplyRegulated 5VFrom LIN connector (LIN network power supply)JTAG connector:for on-chip In Situ Programming (ISP)for on-chip debugging using JTAG ICEDC Motor connectorDC Motor power supply outputHall effect sensor(s) power supply and input(s)Serial interface:1 LIN interface 1.3 and 2.0 compliant (firmware library available on the ATMELwebsite for LIN 1.3).On-board resources:1 LIN transceiver with internal regulatorRelay for DC motor controlShunt Resistor for motor current measurementSpeed/Position measurement InputsPower supply measurementSystem clock:Internal RC oscillatorDimension: 45 mm x 45 mm 图3.ATAVRAUTO200马达控制电路图 下表为ATAVRAUTO200开发板元件清单

    时间:2018-09-07 关键词: 方案 汽车 马达 嵌入式处理器

  • NEC 8位MCU降低180度马达设计门槛点拨

    NEC 8位MCU降低180度马达设计门槛点拨

    电机是社会上各领域广泛使用的且耗能巨大一种产品,如何提高电机效率,降低电机能耗成了电机发展的方向。直流无刷电机以其效率高,噪声小等优点,在各个领域都获得了广泛的使用。本文主要介绍了NEC专为变频控制应用推出的8位MCU系列的特点以及使用uPD78F0712设计的永磁同步电机(PMSM)180°控制器解决方案。该方案具有低成本、高效率和低噪声等优点,已经应用在了国内一些知名的空调厂商的空调室外风机上I 180°控制的应用场合及特点在一些应用场合,要求马达以不同的速度连续的运转,因此要求低成本电机驱动具有调速和节能或者低噪声等特点,例如水泵、空调风机等。类似的这些场合不适合使用变频器驱动的交流异步电机,而适合使用小功率无刷直流电机进行调速。无刷直流电机分为方波控制(120°控制)的BLDC和正弦波控制(180°控制)的PMSM永磁同步电机。下表是各个电机控制特点比较:由上表可以看出,在小功率电机范围内,180°马达控制具有噪声低效率高的优点。永磁同步电机的180°控制有两种方法:第一种直接输入正弦波进行PWM调制然后使用PID进行控制;第二种是矢量控制(field oriented control, FOC),对永磁同步电机转子磁场解耦控制。下表是180°控制的两种方式的特点180°矢量控制FOC对MCU的要求:由于矢量控制算法的复杂性,相比120°控制或者SPWM控制,180°的FOC对MCU有更高的要求。1.较强的数学运算能力:矢量控制涉及到解耦控制、PID计算,因此对MCU要求有较强的运算能力和指令运行速度,一般的8位MCU难以满足要求2.较快的乘法计算:在矢量控制中要用到各种数学变换,变换中有很多乘法运算,因此对MCU要求有快速的乘法运算3.转速的反馈接收:闭环控制中,要求MCU能接受速度传感器反馈的信息II NEC的8位MCUNEC专门为马达变频控制开发了一系列的8位MCU:78K0/IY2、78K0/IA2、78K0/IB2、uPD78F0712、uPD78F0714、uPD789842和uPD780988等。这类MCU和16位机一样集成了内部的硬件乘法器、功能强大的定时器、多个通用寄存器、快速的指令运行系统、可编程脉冲发生器、独立的变频控制模块。这类专有的硬件功能使得NEC的8位MCU相对其他品牌MCU更适合永磁同步电机的180°矢量控制。更适合低成本180°矢量控制NEC的8位MCU特有功能:1.硬件乘法器能够更快的对矢量控制中的各种变换算法进行运算,从而节省软件运行时间2.32个8位(16个16位)通用寄存器特有的 Bank结构使得永磁同步电机的180°矢量控制程序运行效率更高3.多达6个外部中断输入,省却硬件捕获单元对速度传感器信号进行分析,降低180°马达矢量控制方案的成本4.在线自编程功能,可存储马达设置参数,省却外部EEPROM,节省成本和空间,适合低成本的180°矢量控制5.可编程脉冲发生器(PPG),能指定脉冲宽度、脉冲周期,可用于马达频率反馈,简化软件的编程6.带2个自由中断专用变频控制模块,2个自由中断可在PWM周期的任意时刻产生中断,可根据用户需要的任意时刻对电流进行采样。7.8-bit的可编程死区控制,死区时间范围:0.1us~25.6us8.独立外部信号输入,专用于控制PWM高阻态输出,可用于马达的紧急停车。图1显示了8位变频控制的MCU的特点,表3给对图1中的各个功能给出了说明。表3 变频控制用的8位MCU特点III NEC的电机控制方案下图是NEC利用上述8位MCU uPD78F071x的特有的功能,开发出一套低成本的180度矢量控制方案HS/DC-8,图2为系统构成。HS/DC-8正是利用8位MCU的特有的硬件功能来实现180°矢量控制(FOC),通过反馈速度计算出矢量控制的PWM占空比的值,空间矢量PWM(SVPWM)输出驱动功率模块,直接控制电机转矩,电机的转速反馈采用霍尔传感器。HS/DC-8驱动器适用于额定容量为20W~1KW小功率电机,6~120Hz的电气角频率,永磁磁通0.5Wb以下。HS/DC-8相比其他半导体厂商MCU的马达控制方案具有以下优势:低损耗,MCU中专用的变频控制的定时器,可实现两相调制的低损耗PWM方式,可将逆变器中的功率开关管损耗降低30%左右,从而延长驱动器寿命高效率、低噪声,由于MCU的硬件乘法器可以快速的实现180°矢量控制算法,方案中又加入了自动相位控制,确保马达电流始终保持在最小值进行自动控制丰富的保护和定制功能,依赖于MCU中强大的定时器功能、丰富的IO功能和AD功能,例如死区保护、霍尔类型选定、频率反馈脉冲数的选定、PWM初始化异常检测、过压保护、低成本,8位MCU节省外部的EEPROM和内部的硬件捕获单元,使得MCU成本降低世强电讯的技术支持:用户除了能获得NEC的8位MCU低成本、高性能的好处,还可以获得世强电讯提供的技术支持服务。a)应用咨询:在一些工业或者消费类的产品上面,世强电讯可根据客户的实际情况提供电机使用环节的建议,例如使用什么样的电机可以达到节能、成本最低的效果b)方案设计:用户实际应用HS/DC-8的方案时,需要在产品中对HS/DC-8的功能进行增加或者删减,以便实现更多的功能和减少不必要的成本。世强电讯可帮助客户在产品设计中,考虑HS/DC-8的方案更改,为产品量身订制特定的方案c)硬件参考设计:HS/DC-8可以提供硬件参考设计并且给用户预备了功能丰富的外部硬件接口,但实际用户使用时需要设计产品自身的硬件接口以便能对HS/DC-8进行外部的控制。例如可以增加通讯硬件功能,人机界面硬件功能d)软件设计:HS/DC-8已经提供了丰富的保护和定制功能,以适应用户不同的马达系统,世强电讯可以帮助用户设定参数,产品软件调试等。

    时间:2018-12-12 关键词: nec MCU 马达 嵌入式处理器 门槛

  • Holtek 推出八位直流无刷马达微控制器

    holtek半导体针对三相直流无刷马达控制领域,推出专用八位控制器-ht45rm03。ht45rm03具备4kotp程序内存(rom)及192个byte一般数据存储器(ram),工作电压2.2v~5.5v,最大系统频率12mhz。23个i/o且具备i/o唤醒功能。提供a/dconverter共有8个信道,其分辨率为9位。1个pfd(programfrequencydivider)产生器,应用于音频产生,可直接驱动buzzer等发音组件,2个8-bit计数器(timer)。lvr(lowvoltagereset)用于侦测系统电压,若系统电压低于lvr值时系统将产生重置,以避免系统工作电压低于操作电压可能造成的不稳定状态。  ht45rm03针对直流无刷马达控制,提供以下数项功能。ht45rm03有4个外部中断pin,其中三个外部中断pin是用来侦测直流马达霍尔(hallsensor)传感器送出的换相信号,应用中断的方式将可减少cpu用软件侦测换相信号的负担。搭载3对10-bitpwm高频载波输出,用于控制三相直流无刷马达的转速,其中每一个pwmpin搭配互补/pwmpin,可做为马达同步整流的功能。有鉴于直流无刷马达的控制,需要有一回馈信号侦测过电流及过电压保护机制。ht45rm03整合了一个运算放大器(opa)及一个比较器(comparator)来放大直流马达电流信号及侦测电流信号。运算放大器/比较器/adc的整合使用,即可控制马达运转平顺及达到保护直流马达的功能。  ht45rm03搭配holtek半导体新开发的高压mosfet驱动ic-ht45b0c(highvoltagemosfetdriver),将提供客户在直流无刷马达的控制应用上更加便利。不论是在特性及整体成本的考量上,都将是最佳的选择。适用的应用领域包含:电动自行车、电动摩托车、吸尘器及各种直流无刷马达类的工业控制领域。  ht45rm03符合工业规格需求。目前开发系统(ice)及展示板(demoboard,针对电动自行车方案)都已经完备。ht45rm03提供28-pinskdip、28-pinsop等两种封装。ht45b0c则提供24-pinskdip、24-pinsop等两种封装。目前两种产品,都可提供客户样品索取及生产下单。

    时间:2019-01-04 关键词: 微控制器 马达 HOLTEK 嵌入式处理器

  • SUNPLUS为变频马达控制市场引入定时器增强型单片机

    SUNPLUS 新近推出的SPMC75芯片是凌阳unSP系列的中一款器增强型。最大的特点是其集成了功能强大的器(PDC、MCP、TPM),在这几种器的支持下,SPMC75在变频电机驱动、、电源逆变等领域有广阔的应用前景。 对于国内变频工控的生产企业来讲,传统的变频马达控制芯片很难做到在芯片性能和芯片价格上达到一个最佳的平衡点,此次台湾凌阳科技推出的16位工业控制MCU —SPMC75芯片,应该说给整个变频工控领域带来一种全新的选择。相对于国外厂家同型号的16位微控制芯片,SPMC75芯片拥有极强的抗干扰能力和处理能力、丰富的定时器和强大的捕获比较功能,32 KW 内嵌,2 kW RAM为二次设计开发留有充足内部空间,而且SPMC75芯片开发方便,支持程序的在线仿真和在线下载功能,仅仅配合凌阳提供的功能强大且方便易用的在线调试器(USB ),就能够进行方便地在线编辑、调试和下载。而对于SPMC75芯片的销售价格据了解相对于同型号厂家的芯片价格将更具竞争力。 目前SPMC75系列芯片已可供货,可提供多种封装形式 、、LQFP44、42等等,同时免费提供编辑环境(unSP IDE)及电机调试工具(DMC )方便客户进行高效的产品设计。

    时间:2019-03-27 关键词: 定时器 单片机 马达 增强型 嵌入式处理器

  • MicrochipPIC18BLDC马达控制方案

    Microchip公司的PIC18F2331/2431/4331/4431 是增强性闪存微控制器,采用纳瓦(nanoWatt)技术,并具有高性能的PWM和模数转换器。本文介绍闪存微控制器PIC18F2331/2431/4331/4431的主要性能及其评估板的性能和详细的电路图。PIC18F2331/2431/4331/443128/40/44-Pin Enhanced Flash Microcontrollers with nanoWatt Technology, High-Performance PWM and A/D该系列具备所有PIC18 单片机固有的优点,即以实惠的 价格提供出色计算性能,以及高耐久性的增强型闪存程序存储器和高速10 位A/D 转换器。除了这些优点之外,PIC18F2331/2431/4331/4431 系列还增强了器件设计,使得该系列单片机成为许多高性能、功率控制和电机控制应用的明智选择。这些特别的外设包括:插入可编程死区时间的14 位分辨率功率控制PWM 模块(Power Control PWM odule,PCPWM)运动反馈模块(Motion Feedback Module,MFM)包含一个3 通道输入捕捉(Input Capture, IC)模块和正交编码器接口 (Quadrature Encoder Interface, QEI)高速10 位A/D 转换器(HSADC)PCPWM 能够产生至多8 个插入死区时间的互补PWM输出。过驱动电流由片外模拟比较器或数字故障输入引脚(FLTA 和FLTB)检测。MFM 正交编码器接口提供精确的转子位置反馈和/或速度测量。可以使用MFM 的3 个输入捕捉或外部中断检测使用霍尔传感器反馈的电子换相电机应用(例如,BLDC 电机驱动)的转子状态。PIC18F2331/2431/4331/4431 器件还有闪存程序存储 器和一个内建了LP 振荡模式的内部RC 振荡器。1.1 新的内核功能1.1.1 纳瓦(nanoWatt)技术PIC18F2331/2431/4331/4431 系列的所有器件具有一系列能在运作时显著降低功耗的功能。关键的几项包括:备用运行模式:通过将Timer1 或内部振荡电路作为单片机时钟源,可使代码执行时的功耗降低大约90%。多种空闲模式:单片机还可在其CPU 内核禁止的情况下运行,而外设仍能继续工作。处于这种状态时,功耗能降得更低,甚至降低到只有正常工作需求的4%。动态模式切换:运用代码可在器件工作时调用功耗管理模式,以便用户将节约能耗的理念融入到他们的应用软件设计中。关键模块的功耗更低:Timer1 和看门狗定时器模块的功耗需求降低多达80%,两者的典型值分别为1.1μA 和2.1 μA。1.1.2 多个振荡器选项和功能PIC18F2331/2431/4331/4431 系列的所有器件均可提供9 个不同的振荡器选项,这样用户在开发应用硬件时就有很大的选择范围。包括:四个晶振模式,使用晶振或陶瓷谐振器。两个外部时钟模式,可选择使用两个引脚(振荡器输入引脚和四分频时钟输出引脚)或一个引脚(振荡器输入引脚,四分频时钟输出引脚重新分配为通用I/O 引脚)。两个外部RC 振荡器模式,与外部时钟模式选用相同的引脚。一个内部振荡电路,提供一个8 MHz 的时钟源和一个INTRC 时钟源(大约31 kHz,温度和VDD变化时频率保持稳定),并有6 个时钟频率可供用户选择(从125 kHz 到4 Hz),总共8 种时钟频率。除了可将内部振荡电路用作时钟源,它还提供了一个稳定的参考源,为使该系列器件稳健地工作,增加了以下功能:故障保护时钟监视:该选项持续监测主时钟源,将其与内部振荡电路提供的参考信号作比较。如果发生了时钟故障,控制器切换到内部振荡电路,允许继续低速工作或安全地关闭应用。双速起振:该选项允许内部振荡器在上电复位时或从休眠模式唤醒时用作时钟源,直到主时钟源可用时为止。这样使得代码可在本来的时钟起振间隔期间执行,甚至允许一个应用在不返回全功率工作模式的情况下,执行常规的后台工作并返回休眠模式。14 位功率控制PWM 模块:多达4 个具有互补输出的通道边沿或中心对齐的操作灵活的死区发生器硬件故障保护输入占空比和周期同步更新灵活的特殊事件触发器输出运动反馈模块:三个独立的输入捕捉通道:灵活的周期和脉冲宽度测量操作模式特殊霍尔传感器接口模块输出到其他模块的特殊事件触发器正交编码器接口:来自编码器的2 相输入和一个索引输入带方向状态和方向变化中断的高低位置追踪速率测量高速的200 Ksps 10 位A/D 转换器:多达9 个通道两个通道同步采样连续采样:1、2 或4 个选定通道自动转换能力带可选中断频率的4 字FIFO可选的外部转换触发器可编程的采集时间灵活的振荡器结构:4 种晶振模式,频率高达40 MHz两个外部时钟模式,频率高达40 MHz内部振荡电路:8个用户可选频率:从31 kHz 到8 MHzOSCTUNE 可以对频率漂移进行补偿辅助振荡器使用Timer1 (32 kHz 时)故障保护时钟监视器:如果时钟发生故障,允许器件安全关断功耗管理模式:运行CPU 打开,外设打开空闲CPU 关闭,外设打开休眠CPU 关闭,外设关闭通常空闲模式电流降至5.8 A通常休眠模式电流降至0.1 ATimer1 振荡器典型参数为1.8 A、32 kHz、2V看门狗定时器(WDT),典型值为2.1 A双速振荡器起振外设特点:灌电流/ 拉电流峰值25 mA/25 mA三个外部中断两个捕捉/ 比较/PWM (CCP)模块:捕捉为16 位,最大分辨率为6.25 ns (TCY/16)比较为16 位,最大分辨率为100 ns (TCY)PWM输出:PWM 分辨率为1 到10 位增强型USART 模块:支持RS-485、RS-232 和LIN 1.2启动位自动唤醒自动波特率检测使用内部振荡电路的RS-232 工作模式(无需外部晶振)特殊单片机特性:可进行100,000 次擦写操作的增强型闪存程序存储器(典型值)可进行1,000,000 次擦写操作的数据EEPROM存储器(典型值)闪存/ 数据EEPROM 保存时间:100 年可在软件控制下自行编程中断有优先级8 X 8 单周期硬件乘法器扩展的看门狗定时器(WDT):具有41 ms 到131s 的可编程周期通过两个引脚进行单电源供电在线串行编程(In-Circuit Serial Programming™, ICSP™)通过两个引脚在线调试(In-Circuit Debug,ICD)调试时安全驱动PWM 输出PICDEM MC LV开发板支持28引脚的 PIC18F微控制器和dsPIC30F数字信号控制器,控制马达的额定值高达48V 和 2.2 A。

    时间:2019-02-12 关键词: 方案 嵌入式开发 马达 microchippic18bldc

  • 双摄受热捧 马达市场风起云涌

    双摄受热捧 马达市场风起云涌

    摄像头市场“升级”不仅引起一线模组市场哄抢,同时正在让摄像头马达产业的传统市场格局发生新变化。 据旭日大数据显示,自今年3月份以来,摄像头马达排行榜便出现了非常大的格局变化,例如,中蓝电子、和三美达这两大马达厂商在出货量上首次超过比路和新思考。尤为注意的是,当月新增一名马达厂商松诺。 回顾今年上半年发布的终端产品,与摄像头相关的两大明显走向——双摄市场的兴起以及行业中形成的前置高像素热潮。而随着终端市场的“升级”走向,摄像头供应链方面也随之改变。其中最明显的一点是,随着双摄像头在国产旗舰手机上的普及,一方面市场开始明显增量,另外一方面随着高像素的日渐普及,一线摄像头模组厂商也开始对这一市场虎视眈眈。 另一点需要注意的是,摄像头市场竞争必然给摄像头整个市场带来不少冲击,尤以摄像头模组和摄像头芯片最为突出。本文主要针对上半年中,出现明显变化的摄像头模组、摄像头马达行业进行简要分析。 一线模组厂瓜分双摄市场份额 由于双摄受到终端热捧,国内双摄模组供应链市场空间增大,但有一点需要注意,双摄对精准度的要求非常高,它不仅要求摄像头模组厂商有相应的AA设备,同样要求有COB封装产线。 而上述的技术要求,对摄像头模组厂商来讲便是一大门槛,所以基本上能够实现双摄量产并获得客户订单的摄像头模组无疑已经被一线模组厂商占据。 笔者获悉,目前国内真正能够量产双摄并给终端厂商供货的摄像头模组厂商有欧菲光、舜宇、丘钛、光宝、信利、东聚等;其中也有部分摄像头模组厂商可实现双摄模组量产,例如,合力泰、联创电子。 “目前双摄摄像头模组厂商的竞争局势也是非常激烈,国内有6家、若外加国外的LG、三星电机这两家,一共是8家双摄供应商,更值得一提的是,现在三星电机更是以低价进行抢夺双摄市场份额,由此可见其中的竞争格局。”一摄像头资深人士向笔者透露到。 而这一竞争格局可以从日前发布的OPPO R11上看到部分缩影。以OPPO R11为例,其后置一颗双摄像头便由舜宇和三星电机两家摄像头模组厂商供应。 总体而言,一线模组厂瓜分双摄市场份额这一论据在终端旗舰新机上发挥的酣畅淋漓。笔者查阅近日旗舰新机发现,OPPO R11后置2000万像素+1600万像素双摄是由舜宇和三星提供;锤子坚果Pro后置1300万双摄由丘钛独家供应;金立S10摄像头模组由欧菲光独家供应;小米6后置1200万像素+1200万像素双摄由东聚独家供应;华为P10、P10 Plus国行版2000万黑白+1200万彩色双摄像头由舜宇和光宝供应。细细一看,最新发布的旗舰手机双摄像头均来自一线摄像头模组厂商。 马达市场风起云涌 和摄像头模组市场相比,在今年颇引人注意的便是摄像头马达领域。笔者曾去拜访过几家摄像头厂商,他们会提出这样的疑问:为何马达排行榜会出现如此之大的变化?而这一变化正是指,中蓝电子和三美达在短短时间马达产能迅速提升。 针对这一现象,笔者获悉,“造成这两大马达厂产能快速提升的主要原因来自于客户群体。” 以三美达为例,在2016年年底三美达与诺基亚制作商富智康展开战略合作。2017年3月起,三美达在诺基亚多个项目上陆续顺利实现量产,并在短短三个月通过验证爬升到月供应量超过3KK,订单总量超过20KK。 值得注意的是,三美达的研发团队更是具备一二线终端品牌定制符合其严苛要求的客制化三轴、两轴OIS、闭环式、OIS+AF双模、闭环+闭环双模、20M、16M开环式等中高低端VCM马达。 在客户群体上,三美达已经获得索尼、ASUS、Panasonic、金立、传音、华为外研、TCL等国内外大客户的认可持续大量出货。无疑其客户订单为其产能奉献了不少力量。 中蓝电子产能快速上升同样与客户订单有着密切的关系。笔者获悉,“海外客户订单稳定增长是此次VCM马达产能增长的主要原因。” 同时,中蓝电子和联想、摩托罗拉、三星、华为、金立、中兴等建立了长期稳定的战略合作关系。 在产品线端,截止目前,中蓝电子自动化产线共达到10条,VCM马达月产能10KK。为迎合高端市场需求,中蓝电子将生产中心放到高像素、OIS、闭环马达、双摄马达等产品上。据悉,中蓝的OIS防抖马达将于今年下半年开始量产出货、闭环VCM马达将在今年7—8月份正式开始量产出货,值得注意的是,中蓝电子的双摄马达已经进入量产阶段,并和相关终端厂商进行业务洽谈。 快速壮大起来的中蓝及时扩大产品线,开启“辽宁中蓝电子基于国产机器人的镜头、VCM马达的自动化生产线”项目。据悉,该项目总投资23.4亿元,达产后可实现销售收入51.3亿元,利润6.2亿元。 其次,值得一提的是,在高像素、双摄这一市场背景之下,松诺更是首次上榜。在市场端,有起便有落,今年比路、新思考貌似在业内的声音却小了不少,这其中的原因同样和客户订单有着密切的关联。 此刻,无论是摄像头模组厂商,还是摄像头马达厂商,他们的内心有多么希望进入一线品牌供应链体系,不可否认的是,大客户的订单也为其奠定了行业地位。而对于产能下降的马达厂商而言,如何转型突围、找到新的突破口成为其重要的一步,在笔者看来,马达厂商新一轮的竞争格局才刚刚开始,所以这战场上的一关键一步显得尤为重要。

    时间:2017-06-27 关键词: 马达 技术前沿 双摄

  • PWM马达/灯控制器电路

    PWM马达/灯控制器电路-PWM Motor/Light ControllerA pulse width modulator (PWM) is a device that may be used as an efficient light dimmer or DC motor speed controller. The circuit described here is a general purpose device that can control DC devices which draw up to a few amps of current. The circuit may be used in 12 Volt and 24 Volt systems with a few minor changes. This device has been used to control the brightness of an automotive tail lamp and as a motor speed control for small DC fans of the type used in computer power supplies. A PWM circuit works by making a square wave with a variable on-to-off ratio, the average on time may be varied from 0 to 100 percent. In this manner, a variable amount of power is transferred to the load. The main advantage of a PWM circuit over a resistive power controller is the efficiency, at a 50% level, the PWM will use about 50% of full power, almost all of which is transferred to the load, a resistive controller at 50% load power would consume about 71% of full power, 50% of the power goes to the load and the other 21% is wasted heating the dropping resistor. Load efficiency is almost always a critical factor in alternative energy systems. An additional advantage of pulse width modulation is that the pulses are at the full supply voltage and will produce more torque in a motor by being able to overcome the internal motor resistances more easily. Finally, in a PWM circuit, common small potentiometers may be used to control a wide variety of loads whereas large and expensive high power variable resistors are needed for resistive controllers. The main Disadvantages of PWM circuits are the added complexity and the possibility of generating radio frequency interference (RFI). RFI may be minimized by locating the controller near the load, using short leads, and in some cases, using additional filtering on the power supply leads. This circuit has some RFI bypassing and produced minimal interference with an AM radio that was located under a foot away. If additional filtering is needed, a car radio line choke may be placed in series with the DC power input, be sure not to exceed the current rating of the choke. SPECIFICATIONS PWM Frequency: 400 HzCurrent Capacity: 3 Amps with IRF521 FET, more with IRFZ34N FETPWM circuit current: 1.5 ma @ 12V with no LED and no loadOperating Voltage: 12V or 24V depending on the configuration.THEORY The PWM circuit requires a steadily running oscillator to operate. U1a and U1d form a square/triangle waveform generator with a frequency of around 400 Hz. U1c is used to generate a 6 Volt reference current which is used as a virtual ground for the oscillator, this is necessary to allow the oscillator to run off of a single supply instead of a +/- voltage dual supply. U1b is wired in a comparator configuration and is the part of the circuit that generates the variable pulse width. U1 pin 6 receives a variable voltage from the R6, VR1, R7 voltage ladder. This is compared to the triangle waveform from U1-14. When the waveform is above the pin 6 voltage, U1 produces a high output. Conversely, when the waveform is below the pin 6 voltage, U1 produces a low output. By varying the pin 6 voltage, the on/off points are moved up and down the triangle wave, producing a variable pulse width. Resistors R6 and R7 are used to set the end points of the VR1 control, the values shown allow the control to have a full on and a full off setting within the travel of the potentiometer. These part values may be varied to change the behavior of the potentiometer. Finally, Q1 is the power switch, it receives the modulated pulse width voltage on the gate terminal and switches the load current on and off through the Source-Drain current path. When Q1 is on, it provides a ground path for the load, when Q1 is off, the load's ground is floating. Care should be taken to insure that the load terminals are not grounded or a short will occur. The load will have the supply voltage on the positive side at all times. LED1 is optional and gives a variable brightness response to the pulse width. Capacitor C3 smooths out the switching waveform and removes some RFI, Diode D1 is a flywheel diode that shorts out the reverse voltage kick from inductive motor loads. In the 24 Volt mode, regulator U2 converts the 24 Volt supply to 12 Volts for running the pwm circuit, Q1 switches the 24 Volt load to ground just like it does for the 12 Volt load. See the schematic for instructions on wiring the circuit for 12 Volts or 24 Volts. At the 1 amp current level, no heat sink is needed on Q1, if you will be switching more current, a heat sink is recommended. Q1 may be replaced with a higher current device such as an IRFZ34N, all of the current handling devices, switch S1, fuse F1, and the wiring between the FET, power supply, and load should be able to handle the maximum load current. CONSTRUCTON The prototype for this circuit was constructed on a regular IC proto board with parts and wires stuck into the proto board holes. One version of the finished circuit was used to make a variable speed DC fan, the fan was mounted on top of a small metal box and the PWM circuit was contained inside of the box (Fig 1). I built a simple circuit board (Fig 2) using a free circuit board CAD program, PCB (1) that runs on the Linux operating system. The circuit board image was printed on a PostScript laser printer onto a mask transfer product called Techniks Press-n-Peel blue film (2). The printed on film is then ironed on to a cleaned piece of single sided copper clad board. The board is etched with Ferric Chloride solution. Holes are drilled with a fine gauge drill bit, parts are soldered in, and the board is wired to the power and load. This technique is great for producing working boards in a short time but is not suitable for large numbers of boards. A board pattern is shown in Fig 3, this may be photo-copied onto a piece of press-n-peel blue film. Alternately, the dead-bug construction method may be used, this involves taking a piece of blank copper PC board, glueing a wire-wrap IC socket to the board with 5 minute epoxy, then soldering all of the parts to the wire wrap pins. Grounded pins can be soldered directly to the copper board. ALIGNMENT No alignment should be necessary with this circuit. PARTS U1:LM324N quad op-ampU2:78L12 12 volt regulatorQ1:IRF521 N channel MosFetD1:1N4004 silicon diodeLED1 Red LEDC1: 0.01uF ceramic disc capacitor, 25VC2-C5:0.1uF ceramic disk capacitor, 50VR1-R4:100K 1/4W resistorR5:47K 1/4W resistorR6-R7:3.9K 1/4W resistorR8:2.7K 1/4W resistorVR1:10K linear potentiometerF1:3 Amp, 28V DC fast blow fuseS1:toggle switch, 5 AmpsUSE This circuit will work as a DC lamp dimmer, small motor controller, and even as a small heater controller. It would make a great speed control for a solar powered electric train. I have not tried the circuit with larger motors, in theory, it should work in applications such as a bicycle motor drive system, if you experiment with this, be sure to include an easily accessible emergency power disconnect switch in case the FET shorts on. Wire the circuit for 12 Volts or 24 Volts as per the schematic, connect the battery to the input terminals, and connect the load to the output terminals, be sure not to ground either output terminal or anything connected to the output terminals such as a motor case. Turn the potentiometer knob back and forth, the load should show variable speed or light.

    时间:2010-01-16 关键词: Linux 马达 pwm

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