分析 | FOC 控制已成標配？針對峰岹熱門驅控芯片，華秋推出多款 BLDC 方案
關鍵詞： 芯片
目前不管是工業自動化領域、汽車領域，還是生活家電領域，各個終端市場對 BLDC 電機控制性能提出了更高的要求。它們不僅需要電機能夠做到高效率和多功能控制，還需要電機在追求高轉速的同時實現低噪音低振動的控制效果。
與日俱增的高標準性能要求下，越來越多的高性能 BLDC 電機驅動控制芯片在市場高需求和性能高標準兩大機遇下涌現。
國內很多廠商都相繼推出了 BLDC 電機驅動芯片及解決方案，在性能上較之國際廠商的驅動芯片也不落下風，并且性價比更高，在技術支持上國內廠商也能及時給予客戶更多的支持。
縱觀國內 BLDC 芯片市場，FOC 幾乎已成為標配，各家都在應用了 FOC 的基礎上集成更多的外設配置以此來獲得更大的競爭力。
什么是 FOC？
FOC（Field-Oriented Control），即磁場定向控制，也稱矢量變頻，是目前高效控制無刷直流電機（BLDC）和永磁同步電機（PMSM）的最佳選擇。
FOC 精確地控制磁場大小與方向，使得電機轉矩平穩、噪聲小、效率高，并且具有高速的動態響應。目前已在很多應用上逐步替代傳統的控制方式，在運動控制行業中備受矚目。
FOC 的原理
FOC 控制首選需要得到電機轉子的位置、電機轉速、電流大小等信息作為反饋輸入，需要采集電機相電流，對其進行一系列的數學變換和估算算法后得到解耦的易用控制的反饋量。
控制器根據反饋量與目標值的誤差進行動態調節，最終輸出 3 相正弦波驅動電機轉動。
FOC 典型控制框圖
有傳感器 FOC/無傳感器 FOC
對于有傳感器 FOC，由于編碼器能反饋電機轉子的位置信息，因此控制簡單，但是往往對控制性能要求較高。
對于無傳感器 FOC，在控制中需要通過采集電機相電流，使用位置估算算法來計算轉子位置，因此控制難度大。
但是布線簡單，成本低，可靠性高，能夠最大程度上實現高效率、低振動、低噪音以及高響應速度等控制目標，所以逐漸成為行業主流趨勢，多應用于風機類的場合中。
與同行業企業通常在通用芯片上用軟件編程（ARM 為主）來實現電機控制算法不同，峰岹科技從底層架構上將芯片設計、電機驅動架構、電機技術三者有效融合，用算法硬件化的技術路徑在芯片架構層面實現復雜的電機驅動控制算法，形成自主知識產權的電機驅動控制處理器內核ME。
在該技術下，峰岹科技設計的芯片可實現電機控制 FOC 算法，6~7us 即可完成一次 FOC 運算，無感 FOC 控制方案的電周期轉速可高達 27 萬轉。
FU6812/61 系列是一款集成 8051 內核和電機控制引擎(ME)的高性能電機驅動專用芯片，8051 內核處理常規事務，ME 處理電機實時事務，雙核協同工作實現各種高性能電機控制。
其中 8051 內核大部分指令周期為 1T 或 2T，芯片內部集成有高速運算放大器、比較器、高速 ADC、乘/除法器、CRC、SPI、I2C、UART、多種 TIMER、PWM 等功能，內置高壓 LDO，適用于 BLDC/PMSM 電機的方\波、SVPWM/SPWM、FOC 驅動控制。
FU6812L 功能框圖
應用場景為無感/有感的 BLDC/PMSM、三相/單相感應電機、伺服電機。油煙機、室內機、吊扇、落地扇、吸塵器、電吹風、工業風機、水泵、壓縮機、電動車、電動工具、航模等。
目前來看，BLDC 電機驅控芯片行業技術向單芯高集成和無感FOC控制的趨勢已經很明朗，BLDC 驅控芯片廠商如何在市場起量的契機下在高效率，低能耗，穩定性上取得突破將會是贏得市場的關鍵。
而作為一家致力于以信息化技術改善傳統電子產業鏈服務模式的產業互聯網平臺，華秋電子秉承著“為電子產業增效降本”的企業使命，助力峰岹科技 FU6812/61 系列 MCU 落地應用，推出了相關 BLDC 方案。
方案介紹：11 萬轉無刷電機控制板，為風筒提供核心動力。轉速高出普通電機數倍，輸出颶風級動力，提升干發效率。
方案優勢：響應快、效率高、噪聲低，成本低。
MCU方案：FU6812
電壓范圍：AC80V-270V
功率范圍：10W-150W
轉速范圍：10000RPM-200000RPM
控制方式：三相電機無感 FOC
閉環方式：功率閉環，速度閉環
調速接口：按鍵調試
應用范圍：可應用于新一代噪聲低、高速、體積小 、重量輕的風筒機驅動系統中。
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此外，目前針對 BLDC 領域，華秋電子可為用戶提供從方案設計到各類元件采購的一站式解決方案，包括 BOM 配單一鍵采購、PCBA 加工。在各特定的細分行業，華秋電子還推出了如 BLDC 破壁機、抽油煙機、風扇吊扇、卷發棒、高速風筒等可量產的全套解決方案。
