你可能知道，电机控制应用已经使用MCU多年，但你可能不知道，用于电机控制的非常早的MCU实际上是针对功率逆变器产业市场，设计的直流电源转换为AC曾经认为波形输出功能的脉冲宽度调制(PWM)已解决电机控制的设计潜力，事情迅速起飞。今天，单片机用于几乎所有的电机控制应用的想象;和在所附的电源模块，采用新的控制算法和功率因数校正，电机效率明显提高。
随着对电机相关能源的估计占全球能源使用率的20%以上，很容易看出提高效率是所有新电机控制设计的一个主要重点。然而，这些新算法比传统方法复杂得多，因此MCU制造商已经创建了完整的开发包和参考设计，以加快这些重要应用程序的开发。本文将回顾最近推出的马达控制开发工具包的示例，以便为您选择适合下一应用程序的工具包提供一个坚实的背景。
开始的好地方
你可能不知道，但你开始寻找你的下一个设计合适的开发工具的好地方与凯利讯半导体的参考设计库。如图1所示，该库是由目标应用程序组织的，如AC/DC、DC / DC转换、音频放大器、能量采集、照明和电机控制。如果您选择一个应用程序，如马达控件，则会出现过滤器窗口，如图右侧所示，您可以在搜索过程中指定几个列项。例如，如果你想要一个具有过流保护和功率因数校正你将会得到很多点击来自德克萨斯仪器，芯片显示包的三相感应电机的电机控制参考设计，和意法半导体。您可以查看工具包的特性、数据表和用户指南的摘要，以便为应用程序找到合适的组件。我们现在使用的凯利讯半导体参考设计库中探讨一些常见的电机控制应用的有效工具。
凯利讯半导体的参考设计库的搜索功能(点击图像尺寸)
图1：凯利讯半导体的参考设计库的搜索功能–电机控制。(凯利讯半导体提供)
电机控制开发包的各种应用
由于各种各样的电机控制应用和算法，一些开发工具包服务于多个目标系统。您可能希望选择一个针对多类型电机的参考设计，以备考虑几种不同的设计，并尝试使用每个相同的MCU来利用开发成本。使用挖掘键参考设计库，您可以选择多种类型的电动机，并查看哪些工具包可以支持所有这些类型。例如，通过观察三相无刷直流电机和三相永磁同步电机，你可以找到两种应用的目标。让我们更详细地看一看。
Microchip的dspicdem mchv开发系统的目的是为无刷直流快速评估和开发(BLDC)电机，永磁同步电机(PMSM)，交流感应电机(ACIM)传感器或无传感器运行。该系统可以配置不同的方式使用Microchip的电机专用控制系统，并提供安装选项模块连接在一个28引脚SOIC器件或通用的100针插头(PIM)。
的dspicdem系统三相电源模块装置，包括电机逆变器和栅极驱动电路。该电路驱动无刷直流电机，永磁同步电机，变频电机或使用不同的控制技术，无需任何额外的硬件。它还具有功率因数校正(PFC)电路，为面向效率的电机控制应用提供一个完整的解决方案。图2显示了与工具箱相关的硬件，在左边显示，右边的方框图显示了系统的主要组件——左侧的PFC功率模块和右侧的电机控制模块。
芯片dspicdem mchv电机控制开发套件的图像
图2：芯片dspicdem mchv电机控制开发套件。(微芯片提供)
逆变器的额定连续输出电流为6.5 A(rms)。这允许高达2千伏安输出时，运行从208 V到230 V单相输入电压在最高30°C的环境温度环境。因此，该系统非常适合运行高达1.4千瓦(1.8马力)额定值或略高额定工业伺服电机的标准三相感应电动机。功率模块能够驱动其他类型的电动机和不超过最大功率限制的电力负荷，主要是感应的。此外，单相负载可以驱动使用一个或两个逆变器输出。该装置能够从90 V到最多265 V的操作。
请注意，dsPIC DSC单片机参与电机控制而设计的PFC部分。PFC PWM输出、故障检测和响应从dsPIC单片机与功率效率要求的简化设计提供了丰富的信息。这两个模块被设计成独立的板，便于使用图表、板布局和物料清单来定制。强大的外壳带来了所有标准接口的关键接口——USB、RS-232和程序/调试、传感器、开关、LED和三相逆变器桥连接器——使开发系统成为电机控制设计原型的理想测试平台。
步进电机控制器
步进电机的控制使用一种简单的算法，因此可以使用一个专门的外围设备来实现，该外围设备集成了更多的模拟和功率控制电路，而通常是用微控制器实现的。例如，当搜索在凯利讯半导体的参考设计库的步进电机参考设计德克萨斯仪器drv8818evm双极步进电机控制器参考设计出现。该参考设计特征的drv8818步进电机控制器，集成了微索引逻辑和两个N沟道功率MOSFET的H桥驱动。一个简单的步骤/方向接口允许轻松连接控制器电路。引脚允许配置电机在全，半，四分之一，或第八步模式。衰减模式和PWM关断时间是可编程的。
评价模块的硬件，图3左侧所示，可以通过USB电缆与PC控制和评价与实际电机测试系统的操作drv8818连接。基于PC的控制软件有一个简单易用的图形用户界面(GUI)，如图3所示，允许用户进行更改，以控制诸如启动速度、期望速度、停止速度、步长设置和加速率等参数。对电机的影响可以立即确定，并最终设计中使用的最佳设置。
德克萨斯仪器drv8818步进电机控制器的图像
图3：德克萨斯仪器drv8818步进电机控制器参考设计。
GUI控制系统，主机上的PC，通常包括大多数电机控制评估套件和参考设计。它们加速了对各种应用程序的目标系统进行评估的过程，并且经常包括可以作为更广泛的测试或开发环境的一部分的最终设计中使用的代码。寻找具有代码库的工具包，既可以用于电机控制，也可以用于测试，以便在设计上获得最大的启动。
高性能电机控制
价格凯利讯半导体的参考设计库甚至支持基于功率级设计搜索。例如，寻找一个1千瓦的功率设计将打电话给意法半导体steval-ihm025v1演示套件(现已废弃)。这个工具箱，如图4所示，非常健壮，正如你所期望的，它能支持多达1千瓦的马达。
公司的1000瓦的电机控制盒的图像
图4：意法半导体的1000瓦的电机控制盒。(由凯利讯半导体电子提供)
该试剂盒通常用于与意法半导体的评估板连接，与ihm025v1作为电源和电源模块的外部电机处理整体控制功能。评估板作为供应商的STM32的磁场定向控制(FOC)的一个方便的目标，电机控制固件文库。该库提供了需要创建自己的FOC电机控制设计的高级算法和底层驱动。这种增加的开发工具包可以是至关重要的，特别是电机控制算法是非常复杂的。一个关键的功能，可以简单地指定要创建的生产就绪的代码关键参数库可以在只提供示例代码，留给设计师“填补空白”的开发和测试自己的程序提供了一个参考设计节省了大量的时间。寻找一个电机控制库为最有效和最强大的实现参考设计元素。
总之，正如我们已经看到的凯利讯半导体的参考设计库是工程师们希望得到一个电机控制设计项目开始，一个强大的工具。