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

工作溫度范圍是區(qū)別不同級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)達標且保持穩(wěn)定。為了達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：工作溫度一般介于-55℃~+125℃，因為軍事和戰(zhàn)爭環(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。軍工級電子元器件的設(shè)計和制造工藝是最精密和先進的，領(lǐng)先民用級產(chǎn)品10-20年。軍工級產(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)的準確性等，都遠勝于其它級別的產(chǎn)品；

●汽車級：工作溫度一般介于-40℃~+125℃，因為汽車行駛路況和環(huán)境也比較復(fù)雜，需要經(jīng)過一套嚴格的標準認證，如ISO/TS 16949標準和AEC系列標準；

●工業(yè)級：工作溫度一般介于-40℃~+85℃，精密度和價格都比軍工級和汽車級稍低，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：工作溫度一般介于0℃~+70℃，消費電子、PC和手機等電子產(chǎn)品中的元器件都屬于這個級別，價格相對便宜，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，當然也有不同的等級區(qū)別。我們重點討論面向工業(yè)應(yīng)用的工業(yè)級MCU，看看在電機控制這一細分應(yīng)用領(lǐng)域有哪些可供選擇的國產(chǎn)工業(yè)級MCU廠商。

針對電機控制的工業(yè)級MCU

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

從《30家國產(chǎn)MCU廠商綜合實力對比》的調(diào)查報告中，我們看到2019年中國MCU市場應(yīng)用主要集中在消費電子、計算機網(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%，相對消費電子和傳統(tǒng)計算機網(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MCU市場的投入和銷售也相對較弱，這一市場主要還是由英飛凌、ST、TI和瑞薩等國際大廠把控。

對于電機驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計，首先要做到準確控制，比如控制位置、扭矩和速度都需要實時電機控制的信號處理。此外，效率、可靠性和使用壽命等系統(tǒng)需求都對MCU及相關(guān)元器件提出了很高的要求。在面向白色家電、園林電動工具以及電動車等應(yīng)用的電機驅(qū)動控制中，我們注意到有幾家國產(chǎn)MCU廠商在積極推動各自的解決方案?，F(xiàn)挑選兩家公司的電機控制方案，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)域的電機控制解決方案

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

●集成4個獨立、具有5Msps高速采樣速率的12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），實現(xiàn)單芯片以FOC方式控制兩個（甚至四個）BLDC電機，可極大降低多電機應(yīng)用中的成本控制。

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

●片內(nèi)集成模擬運算放大器、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，并進一步降低BOM成本。

●片內(nèi)緊密耦合存儲器，實現(xiàn)快速的存儲器訪問和調(diào)度。

●內(nèi)置10余種密碼算法硬件加速引擎，提供硬件級的程序Flash分區(qū)保護機制，可實現(xiàn)對核心算法的分區(qū)存儲和加密保護、核心代碼分區(qū)訪問、程序的安全啟動等有關(guān)知識產(chǎn)權(quán)的保護措施，實現(xiàn)零附加成本防抄板、防篡改、防竊取。

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

●N32G455xx系列：面向高性能多FOC電機應(yīng)用，比如空調(diào)室外機、機器人關(guān)節(jié)、AGV搬運車、智能電動輪椅等單芯片多電機應(yīng)用場景；

●N32G435xx系列：面向高性價比電機應(yīng)用，比如電動自行車、電動摩托車、洗衣機、高精度伺服控制系統(tǒng)和工業(yè)風機等；

●N32G032xx系列：針對低成本電機應(yīng)用，比如冰箱、電動工具、吸塵器、油煙機等。

中微半導體吸塵器電機控制方案

針對吸塵器應(yīng)用，中微半導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控制。

這種吸塵器電機控制方案有如下特點：

●集成12 Bits高速ADC，多路高性能模擬運放和可編程PGA，精簡外圍電路

●無感FOC、單電阻控制方式

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

●順、逆風啟動效果優(yōu)良，啟動快速平穩(wěn)，無失步，運行平穩(wěn)噪音低

●恒功率控制，線性堵風口識別并保護

●轉(zhuǎn)速控制可高達100000+RPM

●標準輸出接口：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的快速發(fā)展，國產(chǎn)MCU廠商也逐漸往高質(zhì)量級別和售價的工業(yè)級MCU滲透。電動工具和各種家電產(chǎn)品的電機控制對MCU要求雖然比消費電子要高些，但還沒有工業(yè)控制應(yīng)用的要求嚴格，這對想進入工業(yè)領(lǐng)域的國產(chǎn)MCU廠商是一個不錯的過渡選擇。
? ? ? ?責任編輯:tzh