具有同樣功能和性能特性的電子元器件可能因?yàn)槭褂脠?chǎng)合的不同，在質(zhì)量、可靠性和工作指標(biāo)方面有很大的差異，自然價(jià)格差別也很大。按照應(yīng)用等級(jí)，電子元器件可分為：軍工級(jí)、汽車級(jí)、工業(yè)級(jí)，以及民用/商用級(jí)。

工作溫度范圍是區(qū)別不同級(jí)別電子元器件的主要參數(shù)，更寬的溫度范圍代表著芯片的各種參數(shù)可在工作溫度范圍內(nèi)達(dá)標(biāo)且保持穩(wěn)定。為了達(dá)到更寬的工作溫度范圍，往往需要在芯片制造工藝、功耗、封裝工藝等各方面做出調(diào)整和改善。

●軍工級(jí)：工作溫度一般介于-55℃~+125℃，因?yàn)檐娛潞蛻?zhàn)爭(zhēng)環(huán)境特別復(fù)雜，要求電子設(shè)備在很大的溫度范圍內(nèi)都能夠穩(wěn)定工作。軍工級(jí)電子元器件的設(shè)計(jì)和制造工藝是最精密和先進(jìn)的，領(lǐng)先民用級(jí)產(chǎn)品10-20年。軍工級(jí)產(chǎn)品的耐溫特性、抗干擾性、耐振能力、穩(wěn)定性、可靠性、耐過載性以及參數(shù)的準(zhǔn)確性等，都遠(yuǎn)勝于其它級(jí)別的產(chǎn)品；

●汽車級(jí)：工作溫度一般介于-40℃~+125℃，因?yàn)槠囆旭偮窙r和環(huán)境也比較復(fù)雜，需要經(jīng)過一套嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，如ISO/TS 16949標(biāo)準(zhǔn)和AEC系列標(biāo)準(zhǔn)；

●工業(yè)級(jí)：工作溫度一般介于-40℃~+85℃，精密度和價(jià)格都比軍工級(jí)和汽車級(jí)稍低，但也必須滿足工業(yè)環(huán)境的穩(wěn)定可靠性要求，比如精密工業(yè)設(shè)備就要求電子元器件性能參數(shù)有很高的穩(wěn)定性；??

●民用/商用級(jí)：工作溫度一般介于0℃~+70℃，消費(fèi)電子、PC和手機(jī)等電子產(chǎn)品中的元器件都屬于這個(gè)級(jí)別，價(jià)格相對(duì)便宜，是應(yīng)用最為廣泛的。

●微控制器（MCU）是很多電子設(shè)備的“大腦”，其性能、穩(wěn)定性和可靠性至關(guān)重要，當(dāng)然也有不同的等級(jí)區(qū)別。我們重點(diǎn)討論面向工業(yè)應(yīng)用的工業(yè)級(jí)MCU，看看在電機(jī)控制這一細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域有哪些可供選擇的國產(chǎn)工業(yè)級(jí)MCU廠商。

針對(duì)電機(jī)控制的工業(yè)級(jí)MCU

工業(yè)級(jí)MCU在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛，從工廠自動(dòng)化和機(jī)器人、電力傳輸和電網(wǎng)供電、電器電機(jī)控制，到智慧城市和智能樓宇自動(dòng)化，各種機(jī)電設(shè)備和產(chǎn)品的正常運(yùn)行都離不開執(zhí)行計(jì)算、處理和控制功能的MCU。

從《30家國產(chǎn)MCU廠商綜合實(shí)力對(duì)比》的調(diào)查報(bào)告中，我們看到2019年中國MCU市場(chǎng)應(yīng)用主要集中在消費(fèi)電子、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、汽車電子、IC卡和工控/醫(yī)療等領(lǐng)域。其中工業(yè)控制應(yīng)用僅占11.2%，相對(duì)消費(fèi)電子和傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等應(yīng)用，其比重還比較小。由此可以推斷，國產(chǎn)MCU廠商在工業(yè)級(jí)MCU市場(chǎng)的投入和銷售也相對(duì)較弱，這一市場(chǎng)主要還是由英飛凌、ST、TI和瑞薩等國際大廠把控。

對(duì)于電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，首先要做到準(zhǔn)確控制，比如控制位置、扭矩和速度都需要實(shí)時(shí)電機(jī)控制的信號(hào)處理。此外，效率、可靠性和使用壽命等系統(tǒng)需求都對(duì)MCU及相關(guān)元器件提出了很高的要求。在面向白色家電、園林電動(dòng)工具以及電動(dòng)車等應(yīng)用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制中，我們注意到有幾家國產(chǎn)MCU廠商在積極推動(dòng)各自的解決方案。現(xiàn)挑選兩家公司的電機(jī)控制方案，供感興趣的朋友參考。

國民技術(shù)通用安全MCU在工業(yè)領(lǐng)域的電機(jī)控制解決方案

在工業(yè)電機(jī)控制領(lǐng)域，提高能效、改善控制精度、最大程度降低噪聲，以及先進(jìn)的控制技術(shù)是行業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。國民技術(shù)的電機(jī)控制系列MCU具有如下特點(diǎn)：

●集成4個(gè)獨(dú)立、具有5Msps高速采樣速率的12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），實(shí)現(xiàn)單芯片以FOC方式控制兩個(gè)（甚至四個(gè)）BLDC電機(jī)，可極大降低多電機(jī)應(yīng)用中的成本控制。

●硬件級(jí)電機(jī)控制脈寬調(diào)制，最小脈寬低至6.9ns，具有更高的電機(jī)控制精度，能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)精確調(diào)教和穩(wěn)定運(yùn)行。

●片內(nèi)集成模擬運(yùn)算放大器、模擬比較器及12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC），更高的集成度可提升系統(tǒng)穩(wěn)定性，并進(jìn)一步降低BOM成本。

●片內(nèi)緊密耦合存儲(chǔ)器，實(shí)現(xiàn)快速的存儲(chǔ)器訪問和調(diào)度。

●內(nèi)置10余種密碼算法硬件加速引擎，提供硬件級(jí)的程序Flash分區(qū)保護(hù)機(jī)制，可實(shí)現(xiàn)對(duì)核心算法的分區(qū)存儲(chǔ)和加密保護(hù)、核心代碼分區(qū)訪問、程序的安全啟動(dòng)等有關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)措施，實(shí)現(xiàn)零附加成本防抄板、防篡改、防竊取。

在電機(jī)控制領(lǐng)域，國民技術(shù)三大系列MCU主要應(yīng)用于如下場(chǎng)景：

●N32G455xx系列：面向高性能多FOC電機(jī)應(yīng)用，比如空調(diào)室外機(jī)、機(jī)器人關(guān)節(jié)、AGV搬運(yùn)車、智能電動(dòng)輪椅等單芯片多電機(jī)應(yīng)用場(chǎng)景；

●N32G435xx系列：面向高性價(jià)比電機(jī)應(yīng)用，比如電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車、洗衣機(jī)、高精度伺服控制系統(tǒng)和工業(yè)風(fēng)機(jī)等；

●N32G032xx系列：針對(duì)低成本電機(jī)應(yīng)用，比如冰箱、電動(dòng)工具、吸塵器、油煙機(jī)等。

中微半導(dǎo)體吸塵器電機(jī)控制方案

針對(duì)吸塵器應(yīng)用，中微半導(dǎo)體推出了以微控制器CMS32M57xx為主控的FOC應(yīng)用解決方案，其中MCU主要用于吸塵器的電機(jī)控制。

這種吸塵器電機(jī)控制方案有如下特點(diǎn)：

●集成12 Bits高速ADC，多路高性能模擬運(yùn)放和可編程PGA，精簡(jiǎn)外圍電路

●無感FOC、單電阻控制方式

●自收斂直接閉環(huán)啟動(dòng)算法，適應(yīng)不同負(fù)載啟動(dòng)，100%啟動(dòng)成功

●順、逆風(fēng)啟動(dòng)效果優(yōu)良，啟動(dòng)快速平穩(wěn)，無失步，運(yùn)行平穩(wěn)噪音低

●恒功率控制，線性堵風(fēng)口識(shí)別并保護(hù)

●轉(zhuǎn)速控制可高達(dá)100000+RPM

●標(biāo)準(zhǔn)輸出接口：FG VPWM、DIR、VCC和GND

●具備優(yōu)異的CE、ESD性能，EFT>4200V

結(jié)語

隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市和智能家居市場(chǎng)的快速發(fā)展，國產(chǎn)MCU廠商也逐漸往高質(zhì)量級(jí)別和售價(jià)的工業(yè)級(jí)MCU滲透。電動(dòng)工具和各種家電產(chǎn)品的電機(jī)控制對(duì)MCU要求雖然比消費(fèi)電子要高些，但還沒有工業(yè)控制應(yīng)用的要求嚴(yán)格，這對(duì)想進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域的國產(chǎn)MCU廠商是一個(gè)不錯(cuò)的過渡選擇。
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