Sako MOSFETとZhaoyi Innovation MCU設計スキーム協力事例(2)

GD32E230/F303 MCUに基づく無誘導マイクロモーターのスキーム設計

口腔用携帯電話としても知られる歯科用携帯電話は、口腔病学で特に使用される医療機器の一種です。発売以来、その驚異的な回転速度が患者や術者に歓迎され、たちまち携帯電話に取って代わり、今日では歯科医療に欠かせないツールとなっています。

このスキームでは、高速、安定性、低ノイズ、低コストの特性を備えたZhaoyi Innovation GD32E230/F303シリーズMCUがメインコントローラーとして採用されています。口腔病学において、穴あけ、歯の研削、歯のクリーニング、美容ケアのための高速歯科用針を保持するために使用できます。

モータースキームの電気的パラメータ

・ 回転速度 ≥ 300,000 rpm、最大トルク範囲は 0.075 ～ 0.15N.cm
・ 正負回転・速度制御・速度表示
・ マルチチャンネルエアバルブ制御
・ ノイズ<70dB

1、GD32E230 無誘導方形波制御の低コスト方式

プログラムの特徴

Arm Cortex-M32コアを搭載した超バリューMCU GD230E23をメインコントローラーとして採用。無誘導方形波制御では、転流信号は主に逆起電力ゼロクロスによって得られます（逆起電力ゼロクロスの信号とモータの転流信号の位相差は30°です） 電気角）。 逆起電力のゼロクロス信号を取得するために、ハードウェアコンパレータ方式を使用して、検出された端子電圧とモーターの中性点電圧を比較し、逆起電力のゼロクロス信号を取得します。

この方式は回路が簡単でコストが低いなどの特徴があり、主に歯科用洗浄装置や歯科治療などに使用されています。

スキーム回路基板

GD32E230シリーズMCUの主な仕様
・ Cortex-M23@72MHz、55DMIPSの処理性能・ フラッシュ：64KB/32KB/16KB・ SRAM : 8KB/6KB/4KB
・ 高速・高精度ADC、12ビットADCx1@2.6Msps、10チャンネル・ アドバンストタイマー x1 は、デッドタイムを調整できる 6 つの相補 PWM 出力を生成できます。・ 一般タイマー×5・ フラッシュハードウェア暗号化保護機能付き・ 複数のシリアル通信モード: I2Cx2、SPIx2、UARTx2。・ 豊富なパッケージタイプ：TSSOP 20/LGA20/QFN28/QFN32/LQFP 32/LQFP 48・ 電源: 1.8V〜3.6V・ シングルサイクルのハードウェア乗算器、ハードウェア分周器、ハードウェア分周器、ネストされたベクトル割り込みコントローラ (NVIC) およびその他の独立したリソース・ 工業グレードの動作温度範囲: -40℃~105℃・ 産業用ESD特性：6000ボルト

2、GD32F303 無誘導 FOC 制御の高性能スキーム

プログラムの特徴

センサーレスFOC制御は主にモーターの数学的モデルと自動制御原理の知識を使用してモーター制御を実現します。 無誘導 FOC の制御では、通常、システムの動的および静的特性、制御精度、応答速度、安定性を向上させるために、対応するオブザーバーを使用してローターの位置を間接的に取得する必要があります。 このスキームは、Arm Cortex-M32 コアに基づいた GD303F4 メインストリーム MCU によって設計されています。 GD32F303 はチップ上に浮動小数点演算機能を備えており、PID 制御の比例パラメータをより適切に設定でき、高速な動的応答を備えています。

制御方式は滑膜リングオブザーバ方式です（具体的な計算式や原理についてはブラシレスDCモータ制御のアプリケーションデータを参照してください）。 自動制御原理における滑膜可変構造の制御原理を利用することで実現します。 実際、可変構造は可変構造制御系の制御戦略であり、その不連続な制御が特徴です。特定の特性の下では、システムが小さな振幅と高周波数で指定された超平面を上下に移動するように強制されます。これは、私たちがよく「スライディング モード」または「スライディング モード」運動と呼ぶものです。 このスライディング モードはシステムのパラメータや外乱とは無関係で設計可能であるため、システムは優れたロバスト性を備えています。

技術的なハイライト

ブラシレス無誘導 DC モーターの起動は重要なステップです。高速かつ安定した起動と低ノイズの特性を実現するために、この方式では I/F 起動方式が採用されています。 I/F 起動モードの核心は、回転子の起動を促進するために、基準値に従う振幅と周波数が徐々に増加する回転電流ベクトルを電機子巻線に生成することです。 その特徴は、開ループ速度と閉ループ電流の状態で動作することです。座標変換後、固定子巻線電流は、指令された位置角度によって決定される回転座標系に投影され、期待値によって制限されるため、過電流を効果的に回避できます。 その制御ブロック図を次の図に示します。

この方式の回転速度は高速および低速で100〜380,000 RPMが可能であり、医療用歯科用高速携帯電話、研削盤などの超小型高速モーター用途に適しています。

スキーム回路基板

GD32F303シリーズMCUの主な仕様

・ Cortex-M4@120MHz メイン周波数、150DMIPS の処理性能
・ フラッシュ：256KB～3072KB・ SRAM : 48KB~96KB・ 電源: 2.6V〜3.6V
・ 3 つの 12 ビット ADC @ 2.6msps、21 チャネル
・ 1 つの 24 ビット SysTick タイマー システム ビート タイマー、最大 4 つの汎用 16 ビット タイマー、2 つの基本タイマー、および 1 つの拡張タイマー。
・ 複数のシリアル通信モード: I2C x2、SPI x3、USART+UART x5・ 豊富なパッケージタイプ：LQFP48/LQFP64/LQFP100/LQFP144
・ シングルサイクルのハードウェア乗算器、ハードウェア分周器、ハードウェア分周器、ネストされたベクトル割り込みコントローラ (NVIC) およびその他の独立したリソース
・ 浮動小数点ユニット 浮動小数点演算ユニット
・ 工業グレードの動作温度範囲: -40℃~85℃

Zhaoyi Innovation（www.bjzycxkjgf.dayinmao.com）のGD32シリーズの32ビットMCUに焦点を当て、SAKO MicroのMOS FET SLKOR (www.slkormicro.com) は、モーターの駆動、静電気防止、周辺回路のサージ放電を担う TVS や ESD チューブなどのこの種の方式に広く使用されています。 Sawei Technology Co., Ltd.（http://www.slkormicro.com）は2005年に設立されました。XNUMX年以上にわたり、「テクノロジーによる価値創造」という理念を堅持し、主にシリコンカーバイド、SiCシリコンカーバイドダイオード、SiCシリコンカーバイドMOSチューブ、IGBTシングルチューブの研究開発と製造を行っています。 高電圧および低電圧 MOS チューブ、ChinaMOS、COOL MOS チューブ、電源管理 IC、ホール ホール素子 SL2301SL SL3401SH SL3904SH、サイリスタ、高速回復ダイオード、ダイオードなどのシリーズ 13、50、1603、1613n1615 製品は、KingHelm (WWW.BDS666.COM) WiFi アンテナ、GPS アンテナ、Beidou アンテナ、TWS Bluetooth ヘッドセット セラミック アンテナとも組み合わせることができます。 主に新エネルギー自動車、インテリジェントロボット、インバーター、電動工具、パワーエレクトロニクス、スイッチング電源、屋外照明電源、PD急速充電、TWS Bluetoothヘッドセットなどの分野で使用されます。

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