电机控制 SoC 添加 MCU 内核以增强设计灵活性

能量转换效率在电子设计中一直扮演着重要的角色，就电动机而言，转换发生两次：首先产生控制电机所需的电能，然后将电能转化为驱动力。消除电机产生的噪声是电子设计人员在此类应用中面临的最常见问题之一。

制造商越来越倾向于将实际的电机控制单元视为基本功能块，而不是最终产品的多样化特征；在考虑家用电器中常见的排水泵或风扇等辅助系统时，这一点尤其明显。英飞凌科技不仅提供广泛的分立元件产品组合，还提供集成解决方案，以简化逆变器应用、最大限度地降低研发成本和所用元件总数的物料清单 (BOM)。

例如，新型 IMC300 将 iMOTION 运动控制引擎 (MCE) 电机与基于 Arm® Cortex®-M0 内核的附加微控制器相结合。 IMC300 产品组合针对需要高应用灵活性的变速驱动器。

控制器

控制电机的速度和方向以电机在使用中的运行模式为前提，并且根据电机类型和不同的应用要求需要不同的技术和电路。电机控制器的目的是能够手动或自动对电机进行操作（启停、提前反转、速度、扭转和电压过载保护）。电动机控制需要电子电路，直到几年前，由于涉及电压和电流，电子电路还是由分立元件制成。今天的发动机控制处于研发活动的最前沿，以在两个层面上实现高效的微电子解决方案：计算软件和电力电子。

动感技术

iMOTION 确定了一系列产品，这些产品将现成且经过认证的电机控制算法与用于生产用途的硬件集成在一起，并提供功率因数校正 (PFC) 作为选项。在用于电机控制的电力电子解决方案中，必须确保对客户目标应用的灵活性和适应性，这通常远远超出所考虑的电机配置（图 1 ).

图 1 ： iMOTION 推动电机控制的集成。 （图片：英飞凌科技）

iMOTION IC 集成了使用直流分流电流测量或直流连接进行传感器磁场定向控制 (FOC) 电机控制所需的所有控制和模拟接口功能。此外，它们采用英飞凌的专利算法，无需在电机控制算法开发过程中进行软件编码。

iMOTION 解决方案适用于家用电器和风扇等小型驱动器。这些解决方案结合了控制器、SmartDrive 和 SmartIPM 设备。

SmartDrive 器件与栅极驱动器集成在一起（可以使用 MOSFET 或 IGBT）。 SmartIPM 系列实现了最高集成度，它将 MCE 与栅极驱动器和三相全桥相结合，从而在一个小型 PQFN 封装中形成完整的逆变器系统。

针对可变转速电机控制系统的调节，英飞凌 iMOTION IMC300 系列中的 IC 集成了一个额外的、用户可编程的微控制器（图 2 ）。双核控制器集成了所需的硬件、软件和用户程序，以调节永磁同步电机 (PMSM)。它以最低的系统和开发成本实现了高度灵活的电机控制系统。

图 2 ： iMOTION 运动控制引擎加上 ARM Cortex-M0 图和特性 （图片：英飞凌科技）

IMC300 的保护功能包括欠压/过压、过流、过热、电机门关闭、转子锁定、故障报告、最小死区时间和直通。控制功能包括s Inusoidal FOC、有传感器/无传感器、三相或两相调制、弱磁、零矢量制动、集成 PFC 和集成自举。

IMC300 与其前身 IMC100 共享相同的 MCE 2.0 实现，提供具有 PFC 控制、多种保护功能和脚本引擎的即用型解决方案。

通过将 MCE 应用于电机控制，客户可以专注于系统应用，该系统应用完全独立于内置的 Arm 微控制器。该 MCU 提供一组灵活的外设，可用于多种用途，例如系统功能、特定通信或驱动器监控（图 3 ).

图 3 ： IMC300 电路应用 （图片：英飞凌科技）

英飞凌科技 iMOTION 产品营销经理 Ingo Skuras 表示：“这背后的主要想法是让客户轻松转动电机。” “几年来，我们已经看到了对大多数电机进行电子控制的趋势——不仅是开或关，还有所谓的变速驱动器。我们确实有解决方案，基本上客户无需任何编程即可使用：只需将它们配置为相应的电机用途，然后它就会运行。通常，完成此操作需要半小时到一个小时。”

MCE 集成了所有必要的硬件和软件组件，以及所有必要的保护功能，从而减少了 BOM。它经历了不断的改进；通常每年发布两个版本。

将更多智能传输到 A/D 转换器或定时器等外设的电机控制算法可减少 CPU 内核的负载。借助包含集成现代 32 位架构的小型控制器的解决方案，应用设计人员可以使用这种释放出来的 CPU 容量。

iMOTION 控制器实现了一种适用于生产环境的算法，并支持家用电器的功能安全要求，使设计符合这些市场所需的标准。

根据 UL/IEC 60730（B 类），IMC300 设备针对需要功能安全的应用进行了预认证。