面向电机控制，国民技术力推高效MCU方案

鲁冰

摘要：2020年4月，国民技术公司举办了线上电机研讨会，产品市场经理张海鹏先生介绍了其高效能BLDC电机控制MCU方案，以及下一步发展规划。

关键词：电机控制;BLDC;MCU

高效节能是电机行业的发展主旋律之一。目前电机也由早期的交流电机转向使用直流无刷电机（ BLDC），以提高能效利用率。基于MCU控制的BLDC（如图1）消除了刷子磨损和弧形机构，从而使电机在更低成本下可以更为高效的稳定可靠运行，并从整体上降低了整机成本。

针对电机控制应用市场，国民技术规划了系列化的芯片产品和解决方案，覆盖高、中、低电机市场应用，具有如下特色和优势。

1）具备高性能32位处理器内核，支持硬件乘除法运算，浮点运算，DSP运算指令，实现硬件级高效、快速、准确的指令控制。

2）提供多路高速PWM定时器、ADC，基于单MCU芯片可实现多个电机的无传感器控制，同时对于有感电机支持编码器输入接口。

3）芯片内置专用比较器（COMP）和运算放大器（ OPAMP），支持内置可编程增益放大模式（ PGA），简化了整机电路系统设计，缩小板内空间、降低成本、提高系统稳定性。

4）内置MOS驱动器，支持高压输入。

2019年问世的产品N32G455系列MCU，适合高性能多FOC电机应用，诸如白色家电、手持云台、无人飞行器、机器人、数字电源、UPS、伺服控制器等应用领域。

N32G455具有的基础性底层技术优势如下。

1）高达4个独立的具有5 Msps高速采样速率的12位ADC，实现单芯片FOC控制2个甚至4个BLDC电机，可降低多电机应用中的成本控制。

2）硬件级电机控制脉宽调制，最小脉宽低至6.9ns，具有更高的电机控制精度，实现电机精确调教和稳定运行。

3）片内集成模拟运算放大器、模拟比较器及12位DAC。更高的集成度可提升系统稳定性，并进一步降低BOM成本。

4）片内紧密耦合存储器，实现快速的存储器访问和调度。

5）内置10余种密码算法硬件加速引擎，提供硬件级的程序Flash分区保护机制，可实现对核心算法的分区存储和加密保护、核心代码分区访问、程序的安全启动等有关知识产权的保护措施，实现零附加成本防抄板、防篡改、防窃取。

为支持客户快速市场化，国民技术推出了多FOC電机控制开发套件，打造高性能高集成度的软硬件生态环境（如图2），实现1小时搭建双FOC电机控制平台。 N32G455之所以有强大性能，源于其芯片的的优异特性：采用32位Cortex-M4F内核，集成最大容量512kB Flash，144 kB SRAM，集成多达17个高性能模拟器件，18个数字通讯接口，内置10余种密码算法硬件加速引擎，支持存储加密、用户分区保护、安全启动等多种安全特性。

据悉，国民技术成立于2000年，2010年上市，累计芯片稳定供货超13亿颗。主要产品有六大类，除了MCU外，还有网络安全，可信计算，无线射频，人工智能，智能卡以及基于其芯片生态的产品解决方案。国民技术看好无处不在的电机市场机会，为电机控制用MCU规划了发展路线图，预计2020年和2021年将有更多产品家族问世（如图3）。