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無傳感器FoC是一種廣受歡迎的無刷電機(jī)控制技術(shù)，被應(yīng)用在電動(dòng)工具、高性能吹風(fēng)機(jī)、掃地機(jī)器人等相關(guān)產(chǎn)品中。隨著新產(chǎn)品的迭代速度不斷加快，電機(jī)對(duì)控制算法的要求也變得更加嚴(yán)苛。對(duì)此，瑞薩電子推出了180°無傳感器磁場(chǎng)定向控制(FoC)電動(dòng)工具解決方案，其利用基于磁鏈和高頻注入(HFI)兩種算法優(yōu)勢(shì)，解決了矢量電機(jī)控制應(yīng)用中的常見痛點(diǎn)，包含成熟的無傳感器矢量控制算法、低速高扭矩模式、從低速到高速恢復(fù)等。

  系統(tǒng)框圖

  主要器件介紹

  本方案中MCU選型采用的RX24T，是一款適用于雙逆變器控制的32位MCU，內(nèi)置浮點(diǎn)單元(FPU)，可輕松實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的逆變器控制算法。

  在驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用上，本方案提供了兩種選項(xiàng)：

  電池電壓大于36V

  當(dāng)電池電壓大于36V時(shí)，可采用3個(gè)HIP2211半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)器，其具有強(qiáng)大的3A驅(qū)動(dòng)拉電流和4A驅(qū)動(dòng)灌電流，以及極快的15ns典型傳播延遲和2ns典型延遲匹配，是高頻開關(guān)應(yīng)用的優(yōu)秀選擇。它專為嚴(yán)苛工作條件下的可靠運(yùn)行而設(shè)計(jì)，其高速、高壓HS引腳可承受高達(dá)-10V的持續(xù)電壓，并以50V/ns速度轉(zhuǎn)換。全面的欠壓保護(hù)與可編程防擊穿保護(hù)協(xié)同工作，以確保其驅(qū)動(dòng)的MOSFET不會(huì)因電源或其它外部故障而損壞。

  電池電壓小于36V

  而在電池電壓小于36V時(shí)，可選用RAA227063智能柵極驅(qū)動(dòng)器IC代替HIP2211半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)器，RAA227063是用于無刷直流(BLDC)電機(jī)應(yīng)用的智能柵極驅(qū)動(dòng)器IC。它具有三個(gè)半橋智能柵極驅(qū)動(dòng)器，可驅(qū)動(dòng)多達(dá)三個(gè)N溝道MOSFET橋接器。該器件支持4.5V至60V橋接電壓。每個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)器均支持高達(dá)1A拉電流和2A灌電流驅(qū)動(dòng)，具有可編程驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度控制功能。

  在電源的選擇上，本方案選用的RAA212831是一款三路輸出穩(wěn)壓器，結(jié)合了4.5V至72V輸入、0.5A降壓穩(wěn)壓器和兩個(gè)低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)輸出。降壓穩(wěn)壓器在連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)下具有的固定開關(guān)頻率為350kHz，并在輕負(fù)載時(shí)進(jìn)入不連續(xù)導(dǎo)通模式(DCM)，以實(shí)現(xiàn)脈沖跳過模式。

  除此之外，方案還采用了6個(gè)RBA250N10CHPF-4UA02，其是應(yīng)用于高電流的N溝道MOSFET，具有極佳的性能。并且為了放大小信號(hào)，本方案還采用了ISL28114運(yùn)算放大器，該產(chǎn)品是一個(gè)單通道的通用型微功耗、軌對(duì)軌輸入和輸出的運(yùn)算放大器。其電源電壓范圍為1.8V~5.5V，具有低電源電流，在室溫下最大為390μA。基于低偏置電流和寬輸入電壓范圍的特點(diǎn)，使得ISL28114器件成為廣泛應(yīng)用的通用運(yùn)放。

  瑞薩電子一直致力于幫助客戶解決各種技術(shù)挑戰(zhàn)和應(yīng)用問題，以使他們的產(chǎn)品更加智能、高效和可靠。這款方案擁有專用的180°無傳感器矢量算法，可用于具有Flux+HFI的園林工具，其專用MCU可輕松實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制算法，有效的提高了電動(dòng)工具的性能和效率。未來，我們會(huì)不斷開拓創(chuàng)新，推出更多適應(yīng)市場(chǎng)需求的、高質(zhì)量的解決方案。