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2015:工業(yè)與汽車電子展望

作者:王瑩 葉木子 時間:2014-12-29 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏
編者按:  摘要:通過走訪部分電機驅(qū)動、汽車電子、測試測量的領(lǐng)先廠商,展望了相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。   電機驅(qū)動的關(guān)鍵詞:高效、一對多和遠程控制   縱觀2014年,電機控制的發(fā)展速度雖然不像消費品那樣迅猛,但是一直在不斷進步,比如近兩年大熱的FOC控制和家電變頻化,以及因傳感器的一些弊端引發(fā)的無傳感器控制需求,業(yè)界都有很強烈的興趣。   Microchips公司16位單片機產(chǎn)品部產(chǎn)品營銷經(jīng)理Erlendur Kristjansson指出,在接下來幾年,采用梯形波或6步逆變器控制的BLDC電機正轉(zhuǎn)向依靠無傳感

  摘要:通過走訪部分、、測試測量的領(lǐng)先廠商,展望了相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。

本文引用地址:http://2s4d.com/article/267421.htm

  的關(guān)鍵詞:高效、一對多和遠程控制

  縱觀2014年,電機控制的發(fā)展速度雖然不像消費品那樣迅猛,但是一直在不斷進步,比如近兩年大熱的FOC控制和家電變頻化,以及因傳感器的一些弊端引發(fā)的無傳感器控制需求,業(yè)界都有很強烈的興趣。

  Microchips公司16位單片機產(chǎn)品部產(chǎn)品營銷經(jīng)理Erlendur Kristjansson指出,在接下來幾年,采用梯形波或6步逆變器控制的BLDC電機正轉(zhuǎn)向依靠無傳感器磁場定向控制(FOC)的永磁同步電機(PMSM)。隨著對能源效率關(guān)注度的增加,電機首當其沖成為了改進的目標,因為它們的耗電量幾乎達到了全球的一半。全球數(shù)百萬家庭中,電冰箱、空調(diào)和循環(huán)泵等應(yīng)用都有電機;而這些電機幾乎一刻不停地運轉(zhuǎn)著。改進這些電機的效率,延長其使用壽命可降低污染、節(jié)省金錢。使用無傳感器FOC來控制電機需要更加復(fù)雜的數(shù)學(xué)算法,進而提高了對性能的要求。它還要求更多模擬功能,如運放、PGA或是ADC的多路同時采樣,以測量相電流。

  飛思卡爾半導(dǎo)體公司的業(yè)務(wù)擴展經(jīng)理李唐山:面臨的技術(shù)上挑戰(zhàn)比較多,比如在無傳感器的情況下使用FOC,尤其是啟動前沒有反電動勢的存在,控制系統(tǒng)無法知道目前轉(zhuǎn)子的位置,所以啟動過程一般是直接開環(huán)拉起再逐步測量切入閉環(huán),這種方式的失敗率偏高,在工業(yè)領(lǐng)域一般難以接受。也可以用高頻注入法等方式來獲取大概的轉(zhuǎn)子位置,再進行細分調(diào)節(jié),這又需要更高的性能。

  還有低速的問題,變頻家電要求夜晚超低速,轉(zhuǎn)速越低反電動勢越低,反饋信號的波動也越大,如何在低速情況下保持對電機的快速準確控制一直是個很具挑戰(zhàn)性的技術(shù)難題。

  隨著系統(tǒng)的復(fù)雜程度增加,需要用單個芯片控制多個電機,比如三合一的變頻空調(diào),壓縮機風(fēng)機和交錯式PFC的控制都由一塊完成,這就需要性能強大并且配有相對完整的參考代碼,因為交錯式PFC雖然節(jié)約空間但是控制要更加復(fù)雜,PFC的控制又必須不能打擾兩個電機的控制,只能見縫插針來進行。

  另外,因為IoT的發(fā)展,遠程調(diào)試的需求也逐漸出現(xiàn),強大數(shù)據(jù)處理能力的MCU和靈活多變的針對不同類型馬達的自學(xué)習(xí)算法越來越重要。

  在新產(chǎn)品方面,過去幾年間,Microchip一直提供自帶運放的dsPIC數(shù)字信號控制器,以提供更好的系統(tǒng)集成和成本。這些運放具有10 MHz 的增益帶寬(GBW)。這一點很重要,因為分流電阻需要盡可能小才能使系統(tǒng)功耗和對電機電壓的影響均最小。這樣,分流電阻兩端電壓將比控制器中ADC的工作電壓范圍小很多。因此需要一個增益放大器來放大信號。然而,這會帶來這樣的問題,DSC中集成的運放的GBW會被縮小與增益相同的倍率。例如,若運放的GBW為5 MHz,需要增益為10,那么最終增益放大器的GBW將為約500 kHz。dsPIC DSC允許客戶實現(xiàn)高增益的增益放大器來測量分流電流,并保持較高的動態(tài)響應(yīng)。

  飛思卡爾針對電機驅(qū)動特性,特別推出了既有DSP核的Freescale DSC,也有ARM核的電機專用KV系列,還有5V的KE系列,都適合電機控制的應(yīng)用。

  此外,飛思卡爾的DSC系列性價比高,內(nèi)含很多靈活易用的外設(shè)模塊,適用于要求較高的電機控制應(yīng)用。KV系列分為M0+和M4兩個子系列,后續(xù)還將有M7核的系列加入KV系列。外設(shè)借鑒了DSC的部分設(shè)計,比如兩路硬件ADC的速度可以達到4.1Msps,在高速時仍然保證精度。KE系列特點是純5V和高魯棒性,比常見的3.3V系統(tǒng)更適合復(fù)雜的工業(yè)系統(tǒng)中。

  環(huán)保、安全、智能是的時尚旋律

  根據(jù)咨詢公司Strategy Analytic近期的報告,2014年全球汽車產(chǎn)量預(yù)計達到8700萬輛,未來五年仍將保持穩(wěn)定的增速,龐大的產(chǎn)量表明人們的出行已越來越離不開汽車。如何使汽車更環(huán)保、更安全、更智能,是汽車行業(yè)共同努力的方向。對于普通的民眾而言,一輛智能、環(huán)保、娛樂功能豐富的汽車似乎越來越接近,特別是車聯(lián)網(wǎng)的概念出現(xiàn),讓汽車變成了不僅僅局限于一個家庭的交通工具,更像是一個可以行駛的“家”。這些變化的出現(xiàn)都歸功于半導(dǎo)體技術(shù)的創(chuàng)新。

  在2015年,廠商關(guān)注主要點是在智能、環(huán)保和安全。如何實現(xiàn)駕乘人員的便利性、保障車內(nèi)數(shù)據(jù)以及聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的安全性和完整性,并最終實現(xiàn)自動駕駛的最高境界;如何降低二氧化碳排放,需要清潔的內(nèi)燃機、高效的能源管理和電力驅(qū)動系統(tǒng);如何被動安全向主動安全、可預(yù)防安全的方向發(fā)展。


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