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新唐KM1M4BF6x系列产品在单电机控制领域的应用
- 网页编辑： 吴丽英 Ameko Wu
- 原创作者：张佳豪 Jiahao Zhang
- 分类： NUVOTON, 产品线, 工业控制, 方案
- 标签： Arm Cortex®-M4
前言
在电机控制技术与解决方案持续革新的浪潮中，核心驱动技术成为引领发展的关键力量，智控未来的愿景正逐步照进现实。作为电机控制系统的“智慧大脑”,MCU的性能也随之跃升至全新境界。为精准回应市场对高能效、高精度、高可靠性电机控制方案及产品的迫切呼唤，新唐科技匠心打造新一代单电机控制利器——KM1M4BF6x系列MCU，强势赋能热泵、水泵、空调、风机等单电机控制领域的创新升级。
MCU在单电机控制中的核心作用
MCU（微控制器）是电机控制系统的“大脑”，负责执行算法、生成控制信号并协调各模块工作。在单电机控制场景中，其核心职能包括：
• 能源转换：将直流电（DC）转换为交流电（AC），驱动电机运转。
• 动态调控：根据输入信号（如转速指令）调节电机输出扭矩和速度。
• 系统保护：监测电流、电压、温度等参数，触发保护机制（如过流保护）。
• 通信交互：通过CAN总线或UART与上位机或其他控制器通信。
KM1M4BF6x单片机特点
在单电机控制领域，一款出色的 MCU 需要具备多方面卓越的功能特点，以应对复杂多变的电机控制场景，确保电机高效、稳定、安全地运行。KM1M4BF6x系列产品具有如下电机控制相关的特点：
1、强劲性能，满足复杂计算需求
- 高性能内核：搭载【Arm Cortex – M4】内核，具备强大的运算能力。在全温度范围内，主频能够稳定达到160 MHz，在同类产品中性能出众。这使得 MCU 能够快速处理各种复杂的电机控制算法和指令，为电机的精准控制提供坚实的计算基础。
- 浮点运算单元：内置浮点运算单元是提升计算能力的关键。电机控制算法中常常涉及大量的浮点数运算，如坐标变换、PID 控制等。浮点运算单元可以大幅度提升这些算法的计算速度，缩短环路控制的时间，确保在电机控制的特殊工况下，算法能够及时响应并准确运行，从而实现电机的平稳高效控制和运行。
2、精准控制，保障电机运行质量
- 专用 PWM 单元：集成电机控制专用的互补 PWM 单元是实现高精度电机控制的核心。该单元能够产生精确的脉冲宽度调制信号，实现对电机转速、转向和转矩的精准控制。同时，自动插入死区时间的功能可以有效防止功率开关管的直通现象，避免因短路而损坏器件，为电机控制提供了强有力的支持，确保电机在不同工况下都能稳定运行。
- 高精度 ADC 采样：内置两组 12 – bit 高精度 ADC是获取电机状态信息的重要手段。它可以同时对多 BLDC 电机的三相（或者单相）电流进行精准采样，实时监测电机的电流变化情况。通过对采样数据的分析和处理，MCU 可以及时调整控制策略，实现对电机的精确控制，提高电机的运行效率和性能。
3、安全可靠，应对各种异常情况
- 先进控制算法：采用无感 FOC（磁场定向控制）控制算法是保障电机安全运行的重要措施。这种算法充分考虑了电机控制应用中会遇到的不同场景，如启动、加速、减速、制动等，能够根据电机的实际运行状态自动调整控制参数，实现对电机的最优控制。同时，无感 FOC 算法不需要额外的位置传感器，降低了系统成本和复杂性，提高了系统的可靠性。
4、高集成度，降低成本与空间
- 内置多种功能模块：高集成度是现代 MCU 的发展趋势，对于单电机控制 MCU 尤为重要。除了上述提到的 ADC、浮点运算单元、电机控制专用 PWM 外，还应内置差分的运算放大器和比较器等功能模块。这些内置模块可以减少外围零部件的使用，降低系统的成本和复杂度。
- 节省 PCB 空间：由于内置了多种功能模块，MCU 可以减少对外围电路的依赖，从而节省 PCB 板的空间。这不仅有利于缩小产品的体积，提高产品的集成度，还可以降低 PCB 板的设计和制造成本，实现降本增效的双重目的。
新唐KM1M4BF6x 单电机控制相关的参考方案
- 单电机+ PFC 单芯片解决方案，可支持单电机驱动同时实现高频 PFC 控制。
- 支持单电阻电流检测和3电阻电流检测方式的切换。
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关于新唐科技
新唐公司成立于2008年，于2010年在台湾证券交易所正式上市挂牌。新唐科技专注于开发微控制/微处理、智能家居及云端安全相关应用之IC、电池监控IC、影像感测IC、IoT应用IC、半导体组件等产品，相关产品在工业、车用、通讯、消费电子及计算机市场皆具领先地位；此外，新唐科技拥有的6吋晶圆制造厂，具备多样性制程技术能力，提供专业化晶圆代工服务。2020年完成并购日本松下半导体。
新唐公司以灵活之技术、先进之设计能力及数字模拟整合技术能力提供客户高性价比之产品，并重视与客户及合作伙伴的长期关系，致力于产品、制程及服务的不断创新。新唐科技在美国、中国大陆、以色列、印度、新加坡、韩国及日本等地均设有据点，以强化地区性客户支持服务与全球运筹管理。
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