翌创微电子ET6000 MCU/DSP系列芯片内置Arm®/Cortex®-M系列中最高性能的32位处理器内核Cortex®-M7，具有高算力、大容量非易失性嵌入式存储、高性能模拟外设、配置灵活的高精度PWM以及快速关断的系统级保护等特性，提供卓越的实时处理与环路控制性能，特别适用于各种功率转换应用，如光伏逆变、储能变换、电机控制以及充电桩等，可为客户提供高性能的数字能源主控芯片解决方案。
为更好支持电机类客户的产品开发，翌创芯片解决方案部门（AEG）发布了基于永磁同步电机的双电机控制器参考设计。
1 应用背景
随着新能源汽车、工业自动化控制和风力发电等行业的快速发展，高性能电机控制类MCU/DSP的需求也不断增长。ET6001芯片是一款双核 M7 处理器，主频高达 300 MHz，具备超强的运算能力和丰富的外设资源，特别适合用于 FOC 算法控制的双电机系统。本期文章将重点介绍永磁同步双电机控制器的软硬件方案。
2 硬件方案
双电机 demo 的硬件整体设计包含电机驱动板和 MCU 转接板，分别实现电机驱动、MCU 控制和调试接口等功能。
电机驱动板采用两个 AD2S1210 旋变解码器和调制解调电路，构成速度和角度信息的采集系统。功率驱动部分采用了两组三相逆变桥，其中功率器件选用 Vdss=80V、Id=60A 的 MOSFET，电流传感器量程为 ±50A。栅极驱动器为非隔离型，支持 3.3V 输入，电源电压范围为 8-20V。此外，驱动板设计了过流保护比较器和 NTC 热敏电阻，以触发过流硬件保护和板级温度监测。
图1电机驱动板&控制板关键器件和接口
MCU 转接板选用 ET6001（LQFP176 封装）作为主控芯片。该芯片搭载两个 32 位 Cortex-M7 内核，最高主频可达 300MHz，支持双精度浮点运算，能够输出最多 24 路互补高精度 PWM 波形，并支持 34 路 12-bit SAR ADC，满足高性能电机控制算法的需求。同时，转接板还集成了一路串口、六个独立按键和一块 1.3 寸 OLED 显示屏，便于调试。
双电机demo整体硬件设计方案见下设计框图：
图2双电机demo硬件系统方案
3 软件方案
双电机 demo 的软件控制系统由底层软件驱动、控制算法和应用软件三部分组成：底层软件驱动主要涉及 MCU 外设配置和底层软件驱动；控制算法涵盖 FOC 控制、PID 控制和 PLL 锁相环等内容；应用软件则包括简单的按键加减速、OLED 显示以及 VOFA+ 上位机调试等功能。
下图展示了FOC 控制算法结构框图。双电机 demo 采用磁场矢量控制（FOC）来驱动永磁同步电机，控制系统使用 PID 控制算法，分为速度环和电流环控制。
图3双电机demo控制算法结构框图
4 测试平台和视频展示
双电机demo测试结果主要在AEG部门的电机实验平台完成测试，电机实验平台主要包含集成开发编译器、VOFA+等上位机调试软件、电机性能分析仪、大功率直流DC电源、永磁同步电机、电机驱动板、电机控制板等组成。
图4双电机实验平台
以下视频展示了电机实验平台的动态加载过程：
5 总结
随着智能化的发展，电机在多种应用场景中扮演着重要角色。不同类型的电机、功率器件和传感器对 MCU 所需的外设资源各不相同。ET6000 系列高性能 MCU 特别适合电机控制，提供强大的算力和丰富的外设资源。后续的 ET6002 将引入 EQEP 和 SDFM 接口，以满足更复杂的电机控制需求；同时ET3000 系列将支持高功能安全等级和 AEC-Q100 标准，满足车规级产品的开发要求。翌创芯片解决方案部门（AEG）也将在未来推出更多电机控制场景的解决方案，融入新的产品需求和技术应用，期待与大家的见面。
来源：翌创微
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