雅特力AT32 MCU高效實現電機驅動控制應用

近年全球提倡發展工業自動化之際，節能減碳意識不斷加強，直流無刷電機強調更高的能源轉換效率，得到了廣泛的應用。電機控制方案重點在於高速即時的控制，AT32 MCU高性能運算與即時採樣效率賦予了電機高效工作能力，提升了電機向量控制精確度，而在三相交流電機磁場導向控制（field-oriented control，簡稱FOC）的演算法應用中，電機電流為不可或缺的物理量回授資訊。

為滿足精簡電路、縮小面積與降低系統成本需求，單電阻電流採樣技術的應用日益普及，僅需一個電流感測電阻和一個放大電路，無需額外校正，同時實現過流保護。AT32 MCU內建的高速高性能ADC搭配對應的電流採樣電路，可進行單電阻電流採樣，提高採樣精確率，帶來事半功倍的效果，應用於電動兩輪車、滑板車、吹風機、吸塵器、吊扇、空調風機/壓縮機等電機電流為數十安培以下的設備，充分滿足各種應用領域對於電機精准控制需求。

雅特力開發出一套完整高效的電機控制生態系統，提供多系列適用電機控制MCU產品型號，如AT32F413、AT32F421等系列。主流型AT32F413系列採用32位元ARM® Cortex®-M4F 內核，主頻高達200MHz具有高效處理能力，提供64~256KB Flash和16~64KB SRAM供選擇，具有豐富靈活的外設，包含1個USB、2組CAN、1個SDIO、5個UART等多種接口供選擇，且提供雙ADC可同時採樣，當執行高頻取樣速率的快速電流/速度/位置等控制回路計算時，使其輕鬆勝任、遊刃有餘，同時保留MCU執行餘裕，提供其它程式運作，如通訊功能等，滿足高速資料獲取、混合訊號處理、工業控制與電機應用要求。

為使單電阻電流感測所需的時間縮短，近似於多電流感測器的性能，需搭配高性能的硬體電路與模擬/數位轉換器。雅特力提供超值型AT32F421和AT32F4212系列MCU，120MHz CPU 主頻，16~64KB Flash和8~16KB SRAM，外設擴展了1個高速軌到軌電壓比較器，1個取樣速率高達2Msps的12位元高速ADC，轉換頻率可高達28MHz，最短採樣時間僅54ns，全部轉換時間僅0.5ms，非常適用於單電阻電流採樣的驅動器，並可在極短的採樣時間窗口正確採樣。AT32F4212在AT32F421原有基礎上增加2路運算放大器OPA，簡化電路設計及降低物料成本；為了降低單電阻電流採樣複雜度，對內建的PWM位移做了調整，縮短電流回授訊號穩定時間與ADC採樣轉換時間。

此外，雅特力提供電機控制演算法函式程式庫，包含編碼器、霍爾有感與無感FOC控制相關函數，可應用三電阻、雙電阻、單電阻等電流回授方式，以及包含霍爾有感與無感6-step BLDC控制相關函數。配置免費的電機監控上位機軟體，友好的UI介面，可即時監看電機運轉參數、狀態與動態顯示回應波形，便於進行線上調試相關控制參數。這些功能強大的硬體開發套件和易使用的電機控制演算法軟體，從方波驅動到弦波驅動、霍爾感測器的回授到無感測器的回授，全方位支持工程人員實現高效電機向量控制方案。

雅特力專注於32位微控制器研發與創新，全系列採用ARM® Cortex®-M4高效能或M0+低功耗內核，追求卓越的產品品質和一流服務，具有高效能、高穩定性與高可靠度的優勢，成功締造M4業界最高主頻288MHz運算效能，且AT32 MCU全系列產品支援工業級工作溫度範圍(-40°~105°)，已成功累積多元的終端產品案例，如高速吹風機、掃/拖地機、變頻器、工業縫紉機、伺服電機、電競週邊產品、斷路器、ADAS、T-BOX、數位電源、電動工具等終端設備應用，廣泛地覆蓋電機、工控、消費、商務、物聯網及5G等領域。