瑞萨电子的创新之路,驱动 “电机控制” 技术发展

[ 产品新闻 ] 瑞萨电子、电机,嵌入式 2020-04-13 17:23:22
电机,作为工业技术快速发展的动力输出,被广泛应用于机床、家用电器、水泵、机械臂、传送带、生产线等设备上。作为生产链上不可或缺的一环,电机行业的发展程度有着重要意义。随着信息化时代的到来,物联网、工业自动化引领的嵌入式电机市场迎来了翻天覆地的变化。作为领先的嵌入式解决方案供应商,瑞萨电子在电机控制技术上有着独特的理解,同时,瑞萨电子提供的电机控制解决方案能够支持整个开发过程,包含MCU、电机控制IC、集成开发环境、开发套件等极具特色的电机控制产品。

作为电机控制方案的“大脑”,MCU的重要性不言而喻,瑞萨电子自主研发了多款面向电机的MCU系列。包含针对超低功耗设计的RL78系列,该系列MCU超长的待机时间,满足了许多极为苛刻的功耗环境。在高性能设计需求下,瑞萨电子开发出具备复杂指令集的32位MCU RX系列,其内核拥有专为电机优化的指令集,同时支持高性能外设。


 

在物联网迅速发展壮大的同时,MCU开发者正面临着云通信,升级换代等诸多挑战,拥有Arm 内核的瑞萨 RA产品家族MCU就是为了解决这些问题而生的,RA系列不仅提供了一种开放式架构,也为开发者们带来了易用的Flexible Software Package。瑞萨电子为了简化伺服电机的嵌入式开发环境,打造出RZ 系列MPU(微处理器),在满足高性能需求的同时,能够实时运动控制应用。

瑞萨RX产品家族MCU在设计伊始就被赋予了多种使命,如强大的运算能力、低功耗、宽电压支持等等。瑞萨RX200系列32位MCU具有增强功能和低功耗特点,并且支持5V电压。RX200系列采用了瑞萨独有的RXv2内核,该内核能够增强CPU性能,同时支持高性能外设。RX200系列具有可增强的DSP和FPU,可以较好的应用于电机控制中。

嵌入式电机控制的开发人员都面临着需要将这些复杂的信号经过处理,并将其转换成实时的图像的模拟或数字信号。之前,开发者们只能选择多芯片的解决方案,但面临着电路复杂,稳定性差,体积偏大和安全性差等缺点。瑞萨RX600系列完美地解决了多芯片方案的痛点,瑞萨RX600系列是一个MCU/DSP混合的数字信号微控制器,结合先进而强大的CPU内核和一系列丰富的功能接口外设,以及Trusted Secure IP安全功能,帮助开发人员解决这些复杂问题。


 

在现如今的工业生产中,每个工厂都需要更高速、更快的响应性、卓越实时性能的工业设备。AC伺服驱动、运动控制器、变频器控制等器件需要更强的工业联网性。瑞萨RZ/T1系列MPU以ARM? Cortex?-R4F内核为核心构建,工作频率最高可达到600兆赫(MHz),并配有两个紧密耦合内存区,直接与CPU内核相连,因此无需使用缓存。 TCMs支持关键程序处理,如中断处理程序或实时任务,从而可确保达到最高响应等级,不存在缓存延迟问题。 RZ/T1还集成了R-IN引擎工业以太网通信加速器,支持多协议加速效果。

如果把电机控制方案中的MCU比作交通枢纽中心,那么IGBT驱动的光耦产品,MOSFET桥驱动产品,PFC-IC产品这些无疑是交通道路的中转站,而齐全的信号链与完整的电源链路就构成了这个庞大系统的分支道路。

在所有的关联产品中,瑞萨电子专为电机驱动设计的两类光耦产品势必会大放异彩,其中,应用于电机驱动部分的光耦产品主要为IGBT驱动光耦、IPM 驱动光耦,以及隔离运放的电流检测光耦。另外一类为通讯光耦产品,主要应用于不同电流轨之间的总线信号传输,例如,多电机驱动时,高速通讯光耦能够使多电机同步工作,配合15Mhz的传输速度,大大加强各个电机的协同作业。


 

瑞萨电子在电机控制上还提供了更多强有力的支持,比如开发环境、样品、演示板、学习板、开发板、应用手册、电机调试代码等等,开发者们可以放心的选择所需产品。针对不同的MCU系列,瑞萨电子提供了BLDC电机控制评估套件,在瑞萨电子官网中,开发者可自由下载电机控制开发支持工具与电机控制实例教程(sample code&application notel)。

随着开发环境的不断完善,瑞萨电子与合作伙伴一同带来了多款解决方案。例如,采用了RX 23T与RX 24T多电机控制的变频空调整体解决方案,其超高的性价比与先进的变频技术深受客户青睐;瑞萨电子的三相异步电机驱动解决方案,结合成熟的MCU开发环境和先进的变频算法,简单应用的特性广泛应用于变频水泵、压缩机、变频机床等系统中;瑞萨电子还拥有提供电机控制软件,旋变控制软件库,变频板和BLDC电机的高精度位置控制解决方案,实现可调整功能来对传感器误差进行修正。


 

绿色环保、节能减排逐渐成为电机市场发展的风向标,瑞萨电子在推出高性能、低功耗MCU产品后,继续自主研发了电机控制解决方案RAMDA(Renesas Advanced Motor Drive Algorithm),用以构建高性能、高可靠性的永磁同步电动机的驱动解决方案,帮助客户开发新一代绿色环保的新产品。

RAMDA具备用于调节电源功率因数的A-PAM功能和先进的压缩机驱动技术。RAMDA算法技术集电机控制和单相交流电源功率因数校正技术于一体,配合RAMDA程序框架,为用户整体系统的开发提供了一个坚实的基础平台和友好的用户接口。

如今电子元器件小型化趋势越来越强烈,人们希望电机发展也向“小而精”过度,为了满足这一需求,瑞萨电子与合作伙伴推出的可用于机器人、OA和医疗设备的步进电机解决方案深受客户青睐,这款基于旋转变压器传感器的步进电机和电机控制解决方案,可满足电动机更高精度控制、小型化以及应对环境影响更强抵抗力的需求。

瑞萨电子为该款解决方案开发了全新的旋变数字转换器(RDC),以及可通过32位RX MCU实现RDC控制的驱动软件。瑞萨电子还带来基于旋转变压器的步进电机控制套件,可供开发者自由选择。带有旋转变压器的步进电机即使在高温、粉尘或振动的恶劣环境下也可以执行高精度的电机控制,因此旋转变压器电机控制解决方案具有超高性价比,能够大大拓宽步进电机的应用范围。


 

在电机技术飞速的发展的背后,离不开工程师们的不懈努力,瑞萨电子作为一家半导
体解决方案供应商,将与合作伙伴一同前行,引领电机控制技术的不断创新。瑞萨电子也将重视多样化发展,持续追求变革,创造出更为先进的半导体解决方案。