基于汇聚式处理器BF50x轻松实现电机控制

从电梯、家电到机器人和工业自动化生产线，电机几乎无处不在。而作为高能耗设备，数量巨大的电机的电能消耗占全球电能消耗量的比例极高，在美国估计50%的电能由电机消耗。由于许多电机的效率低下，如此巨大的能耗中很大部分被浪费掉。例如，小型交流电机的效率低至 50%。

电机的低能效对于工厂等应用环境来说是祸不单行--既消耗电能还产生了影响设备性能的热量。解决这个问题的一个办法是增加智能负载匹配和可变速控制，这种解决办法可以将能效提高14%~30%。如果这种解决方案得到广泛的采用，仅美国可以节省15%的总电能，相当于减少3000亿千瓦时的能耗，节约近150亿美元的用电成本，每年减少温室气体排放量达1.8亿吨。

低碳经济的压力让先进的电机控制方案日益得到重视，越来越多的电机开始采用先进的控制技术以实现目标应用的最佳性能，并尽可能降低功耗。此外，消费者与相关政府法规也对电机的节能、低噪声和安全特性提出更加严格的要求，而基于DSP的电机控制应用由于其独特优势正迅速获得越来越广泛的应用。

DSP成为高性能电机控制的首选方案

电机控制用IC可以分为三大类，即电机控制专用芯片、针对电机控制应用的MCU和DSP。
随着社会对环保理念的深入关切，低能耗产品设计面临越来越苛刻的需求。同样，近年来电机控制系统方案也面临越来越高的要求，一方面用于无传感器矢量控制的复杂算法和高级建模需要出色的处理能力，另一方面需要具有性能、效率、易用性以及成本方面的综合优势。随着全球市场对节能和产品性能需求的提高，以及价格的持续走低，DSP的独特优势使其在电机控制市场获得越来越广泛的认可，由高端工业电机控制领域向更广泛的电机控制市场扩张。

高性能电机应用系统通常包括核心伺服功能、运动描述和主机通信功能。在过去诸多MCU或专用芯片解决方案中，由于处理器有限的处理能力，系统设计时必须对控制算法进行一定的折中以释放出足够的性能余量来实现其他功能，或者采用双处理器方案。随着DSP价格的快速下调，MCU与DSP的成本差异缩小，而DSP解决方案在减少器件数量和电路尺寸、降低整体BOM成本，以及提高系统性能等方面具有更多的优势。

　　嵌入式DSP电机控制芯片把DSP内核与一系列功能强大的控制外设集成到一个芯片上，从而以高速DSP内核作为计算引擎，加上内置的模数转换器模块提高了电机控制带宽，并且允许低成本实现更加复杂的控制和无传感器的算法，可以控制交流感应电机、无刷直流电机和开关磁阻电机。这些计算能力和优化的外设使得DSP可以轻松地完成更多的功能，如功率因数校正。在不增加控制器成本的情况下，满足某些特殊应用的要求，如洗衣机的平衡控制。高运算能力还让工程师可以采用计算强度更高的算法，从而采用更高效的电机，更进一步提高效率与动态性能。

　　BF50x简化电机控制设计

　　Blackfin BF50x处理器的推出正是顺应了当前电机控制市场对处理器的特性和性能要求，提供了多种特性组合的优化解决方案选择，将进一步强化DSP在电机控制市场的竞争地位。BF50x继续秉承了Blackfin处理器独有的先进的信号处理功能与通用微控制器的易用性，以业界主频为150-200MHz的处理器价格提供了400MHz的处理性能，实现了突破性的性能和功效。BF50x很好地满足了电机控制应用的信号处理和控制双重功能需求，因而可以消除很多应用中必须采用两种异构处理器的烦恼，从而简化软件和硬件设计。利用BF50x处理器的高处理能力，设计工程师可以通过利用复杂的算法实现更强大的系统功能和精度，包括更多数据的实时处理、缩短延时，并实现更高的设计灵活性以及系统界面和控制功能的优化。

　　1. 领先的硬件平台

　　Blackfin BF50x处理器的卓越性能使电机控制系统设计工程师可以执行更复杂的算法，确保能对系统进行动态控制以适应系统行为的实时变化，从而获得更平稳的性能并降低功耗。通过采用无传感的矢量控制可以实现更高的电机控制效率，利用先进建模技术来准确地确定电机位置和/或者速度，设计工程师可以省略掉位置/速度传感器，从而进一步降低成本并提高系统可靠性。

BF50x实现了优化的电机控制应用的外设集成，用户可以在该系列产品中为其目标应用选择最具成本、性能、集成度和功效的综合优势方案：可选的内置双SAR型 12位ADC（BF506F）可以实现更精确的数据转换，提供了对电机状态准确建模所需要的精度，因此可以更准确地估计电机的位置/速度；片上4MB可执行并行闪存存储器可以用于程序存储，省掉片外存储器，从而降低系统BOM成本，