以下文章來源于Qorvo Power，作者Qorvo

下一代電池驅動工具需要配備能夠利用高電壓驅動戶外作業(yè)的電機和控制器，同時集成安全功能，以保護用戶和設備。Qorvo憑借其在無刷直流（BLDC）電機高壓控制器方面的專業(yè)技術，在這一領域大顯身手。Qorvo高度集成的智能電源應用控制器（PAC）片上系統(tǒng)（SoC）產品組合，可以將BLDC或永磁同步電機（PMSM）可編程電機控制器和驅動器集成到單個集成電路（IC）中，以控制現(xiàn)今工作電壓范圍從44V至600V的動力工具。

BLDC電機在需要高效率、高可靠性和精確控制的應用中得到了廣泛應用。當這些應用涉及關鍵安全功能時，通常需要滿足如B類認證等嚴格的安全標準；以下是BLDC電機控制應用需要B類安全認證的幾個關鍵領域：

電動工具：

包括電鉆、電鋸，乃至檢測與測繪無人機等；以及為草坪和花園維護帶來所需靈活性的最新型電動割草機、修剪機和吹葉機。

汽車：

電動助力轉向（EPS）：確保轉向系統(tǒng)安全運行，降低事故風險。

電動汽車（EV）：用于車輛推進的電機控制系統(tǒng)，以及需要滿足高安全標準，從而確保乘客安全和車輛可靠性的各類子系統(tǒng)。

電動自行車和自主駕駛汽車：（在這些車輛中，）精確控制和功率效率至關重要。

工業(yè)自動化：

機器人和自動化設備：確保制造過程中的安全可靠運行，并跟蹤倉庫庫存，從而保護工人及設備。

輸送系統(tǒng)：需要安全且一致的運行，以確保物料處理過程中不發(fā)生事故。

家用電器：

洗衣機：確保電機控制安全，防止過熱或機械故障。

冰箱：可靠的電機運行對于保持恒定溫度并避免（食物）變質至關重要。

家庭自動化和智能設備：

暖通空調（HVAC）系統(tǒng)：安全的電機控制對于可靠、高效的供暖、通風和空調十分必要。

智能鎖和安全系統(tǒng)：確?？煽窟\行，以維護安全并防止未授權訪問。

航空航天和國防：

無人機：其電機控制系統(tǒng)需要高可靠性和高精確度，以實現(xiàn)導航（功能）與穩(wěn)定性。

飛機執(zhí)行器：確保控制各種飛機部件的安全性及可靠性。

B類安全認證的關鍵要素

為獲得B類安全認證，BLDC電機控制系統(tǒng)必須解決幾個關鍵方面（的問題）：

故障檢測與管理：實施強大的故障檢測機制，以處理過流、過壓和熱過載等問題。

冗余設計：采用冗余系統(tǒng)，確保在發(fā)生故障時仍能持續(xù)運行。

隔離措施：確保適當?shù)?a href="http://www.www27dydycom.cn/v/tag/2364/" target="_blank">電氣隔離，以防止安全隱患。

安全監(jiān)控：持續(xù)監(jiān)控電機的運行參數(shù)，以監(jiān)測和消除潛在故障。

合規(guī)性測試：通過嚴格測試確保符合安全標準；如家用電器的IEC 60730標準或車載應用的ISO 26262標準。

Qorvo不斷推進智能電機控制器的技術革新；其PAC52xxx/55xxx系列便是這一領域的卓越典范。這些平臺為運行于44V至72V的系統(tǒng)，配備集成式高階防護功能，簡化了穩(wěn)固可靠的系統(tǒng)設計流程。該系列產品延續(xù)了公司一貫的高度集成化設計思路，將ARM Cortex MCU、模擬前端、電源管理和驅動器集成到單個芯片；同時更增加了針對安全關鍵型應用的特性，超越了原始PAC5xxx SoC的功能集。

原始的PAC5xxx系列智能控制器能夠處理大多數(shù)電動工具中的BLDC電機，內置50MHz Arm Cortex-M0 32位微控制器、帶雙自動采樣定序器的高速10位1微秒（μs）模數(shù)轉換器（ADC）、靈活的時鐘源、定時器、PWM引擎和多個串行接口。該SoC還配備了可編程多模式電源管理器、可配置模擬前端和專用電源驅動器。

多模式電源管理器（MMPM）如同電源管理的“瑞士軍刀”，能夠高效地處理不同的電壓，并包含一個可在降壓或SEPIC模式下工作的多模式開關電源控制器，以及多達四個線性電源。

專用電源驅動器（ASPD）可利用高壓電源驅動器執(zhí)行特定的控制應用，如H橋、三相、智能功率模塊（IPM）和通用驅動。

可配置模擬前端（CAFE）作為SoC的大腦，具有可編程增益放大器、比較器、數(shù)模轉換器（DAC）等。此類功能允許靈活的信號采樣、反饋放大和傳感器監(jiān)控。與微控制器一起，這些解決方案為高達600V的直流電源提供集成電源管理、驅動、反饋和控制功能等眾多緊湊應用。

集成安全功能：安全性是電機控制器設計的關鍵方面，特別是在運行條件苛刻的電動工具中。Qorvo的控制器通過固件集成了安全性，為所有應用提供溫度感測及保護功能。

溫度感測與保護：SoC內置溫度傳感器，可經由CAFE的ADC通道訪問，并通過固件設置和測量參數(shù)。

溫度保護分為兩個級別，包括過溫警告和過溫故障。當芯片溫度達到140°C時觸發(fā)溫度警告；而當溫度升至170°C時則會產生過溫故障。固件中采用字母和數(shù)字系統(tǒng)來標識問題發(fā)生的位置、遇到的溫度和電壓讀數(shù)，以明確警告和故障的性質。問題排除后，這些警告和故障可以被重置。

VDS感測：新款控制器配備了VDS感測功能，用于實現(xiàn)快速過流和短路保護；該功能包含一個獨立的比較器和電平移位器，適用于高壓側MOSFET。此外，它還為每個MOSFET提供了可編程的DAC電平基準和可編程消隱間隔；由于SOA內的電流控制更為嚴格，這使得設計師能夠選用更小的裸片和成本更低的電子元件；從而提高了可靠性，并在出現(xiàn)意外電流瞬變時保護MOSFET。

CBC保護：新款控制器系列還配備了逐周期（CBC）保護功能，確保能迅速響應操作周期內出現(xiàn)的任何不利條件或故障；助力設計人員保障電機和控制器的安全性及完整性，并顯著降低功率損耗。同時，它還有助于縮減物料清單（BOM）成本、減少處理器開銷，并幫助最大限度地簡化整體設計復雜性。

驅動器禁用與制動功能：Qorvo的電機控制產品通過柵極驅動器控制選項帶來額外的安全功能，讓設計人員能夠在出現(xiàn)問題時停用或關閉為電機供電的驅動器電路。控制器配有一個AIO2引腳用于禁用柵極驅動器（nDVRDIS），以及一個專用的AIO4引腳以便在出現(xiàn)問題時強制柵極驅動器對電機進行制動（nBRAKE）。此外，控制器還配備了額外的ADC輸入，包括具有可編程增益的單端專用緩沖饋電AIO3和AIO5引腳，進一步推動BOM成本的降低。

Qorvo電機控制器產品家族不僅適用于電動工具，還可廣泛應用于其它領域；如最新款電動自行車（其對電源效率要求極高）、倉庫中用于跟蹤庫存的自主機器人，以及制造業(yè)中作為生產支柱的自動化系統(tǒng)。此外，包括家用電器、機器人技術、暖通空調（HVAC）系統(tǒng)、醫(yī)療設備、自主駕駛汽車和數(shù)控（CNC）加工等在內的眾多領域，也將從Qorvo下一代PAC系列智能電機控制器中受益。展望未來，其前景一片光明。