笙泉 | MCU加油站

吊扇与一般落地立扇差别

装于室内顶上，轻松遥控切换

吊扇通常安装在室内顶上，因距离远所以通常搭配遥控器去控制风量。笙泉MDSF40 低压吊扇方案，支持红外线接收器，搭配红外线发射遥控器，切换档位与风扇转速。

种类繁多，支持哪一种低压吊扇?

家用小功率、风大平稳、低噪轻音

●AC 220V电源电压，功率范围50W以下，马达电压DC 24V

●独特专利减震降噪技术:

- MDSF40使用弦波(Sine-Wave)控制，BLDC马达能更有效的降躁

- 马达减震技术/母线电流抑制技术

性能及安全性如何?

智能变频高性能、多重保护机制

●变频节能、高效率:

- 主控芯片采双核设计(8051内核+MOC电机控制)，硬件处理FOC控制和保护

- 高PF功率因子 (> 0.95): 高效低损耗电源、节约能源且省电

- 顺风/逆风运转时，均能"接转平顺" (不卡顿)

- 整机具有速度闭环回路运转、功率控制、限流运转

●MDSF40集成硬件和固件具过电压 / 欠电压 / 堵转 / 过电流 / 过温度等保护机制

应用方案框图

*注: 内置5V(30mA) LDO

来源：megawin笙泉科技

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围观 15

储能电源结构

储能电源拆解后可以分为三块功能板：前面板、BMS板、逆变板。这三块功能板均可以采用笙泉Megawin的MCU。

之前的文章，我们曾讲述储能电源前面板中使用的MCU以及储能电源BMS板上使用的MCU，还未看过这两篇文章的朋友可以再往前翻阅查看。

前文：

笙泉MCU在储能电源中的作用(1): 前面板

笙泉MCU在储能电源中的作用(2): BMS板

而这一期，我们将着重讲解储能电源中，逆变板使用的MCU。

逆变器简介

简单地说，逆变器就是一种将直流电(DC)转变为交流电(AC)的电子设备。因为我们通常是将220伏(V)交流电(AC)整流变成直流电(DC)来使用，而逆变器的作用与此相反，因此而得名。

图: 储能电源逆变板的结构图

那么，直流要如何转单相交流电，以向各种电器进行供电呢？答案是透过H桥电路和弦波PWM (请参考底下的图)。

中国大陆地区家庭用电一般是单相电，因此，只需要用H桥做单相频率50Hz的弦波PWM即可，只要透过周期性的改变PWM占空比，就可以实现输出一个弦波。

MG82F6D系列

笙泉Megawin 8位MCU MG82F6D32/64配备32/64KB的Flash，同时CPU频率最快可达36MHz，可以满足储能电源中，逆变器的程序部分的使用需求。

此外，MG82F6D32/64的PWM时钟源最高可达144MHz，同时还带有死区控制，保护MOS，在如此高的PWM可细腻地调节PWM占空比，让输出的弦波更加线性，更好地满足交流用电器的供电需求。

不仅如此，MG82F6D系列带有12bit 1.2Msps ADC，能精准测量电池的电压和充放电电流。同时，MG82F6D系列出厂内置校准过的内部参考电压，助力ADC采集精度更上一层楼。

MG82F6D32/64还内置了最多3组轨对轨比较器，可用于快速过压和过流检测并产生中断，且比较器支持睡眠模式继续工作的功能，保障逆变系统的安全。

MG32F02A系列

笙泉32位MCU MG32F02A系列配备32/64/128KB的Flash，完全可以满足储能电源的逆变板的使用需求。

MG32F02A系列主频达48MHz，带32位硬件除法器，与8位MCU相比，它可节省大量弦波计算花费的程序空间和时间。

再者，MG32F02A系列的PWM时钟源最高可达48MHz，同时还带有死区控制，足够输出50Hz的弦波PWM。同时，最高16位PWM输出，可以非常细腻的调节PWM占空比。

MG32F02A具备最高1.5Msps的12位ADC，内置4倍放大64阶细分的可编程放大器(PGA)，可以用于检测电流等功能且不容易因OP放大倍率过高而截止。此外，MG32F02A064/128还支持2.4V ADC内部基准电压，进一步加强ADC采集精度。

MG32F02A系列也带有2组比较器，足以逆变板使用，且MG32F02A064/128还内置12bit电压型DAC，并可以输出到比较器中充当比较电压，节省外部搭比较电路的成本。

应用框图

来源：megawin笙泉科技

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围观 23

高成长的工控应用市场

MCU(微控制器)的功能日趋完善, 也逐渐被应用到各产业，其中工业控制是MCU仅次于汽车电子的第二大应用市场，工控MCU占中国MCU市场的12%，2021年产值约35亿RMB (依据: IC Insights和前瞻产业研究院整理资料)。

笙泉科技近年产品皆以开发工规等级芯片为主，以-40~105℃ 工规温度需求与高质量的抗干扰为主要利基点，且在中国大陆工控市场已打入多元相关应用，已成功打入的相关应用设备如: 工控自动机台与工业遥控设备、工业仪表/电表与检测仪器、PID 控制与工控 process control、水控系统与农业自动化、光电开关与光纤转接、停车场与门禁网关控制、电梯显示面板、太阳能充电板、户外传感器…等。

MCU在工控应用上，其耐受温度范围、稳定性、可靠性、不良率等要求都比应用于消费电子产品更为严苛，这对MCU的设计制造、封装测试流程都有较高水平的质量要求。而笙泉的MCU芯片以其可靠性高、抗干扰能力强、高精度、速度快、效率高等特点，恰好能满足更严苛的工控应用要求，并赢得市场和业界的认可。

8位MCU: MG82F6D系列

6D系列MCU具备高速模拟输入、硬件检查机制、高速讯号传输、高规格抗干扰、高速PWM、独家Keil Wizard工具…等特色(如下图),能实现的工控应用也十分广泛。

6D家族强悍特色

笙泉后续的拓展：

1. 针对无线充应用，笙泉科技即将推出带有硬件endecoder功能的8位机，来实现PD加速 (PD: Power Delivery) 。

2.工业仪表与家电主板: 升级版5B32

升级版5B32系列其CPU主频提升到了32MHz，系统频率则提升到50MHz，对用户的一些译码或算法运算有很大的速度提升。旧版5B仅支持10位ADC/200K转换率，而升级版5B系列则可达到12位/400K转换率。升级版5B系列也保留了原有的倍频器特色，96MHz PWM时钟源, 可应用在雾化器、BLDC、家电主板、工业仪表, 衡器…等方面。

此外，升级版5B系列可选内部参考电压作为ADC基准电压(选2.4V) ，在12bit ADC情况下加强精度。此系列也提升至符合工规等级的温度规格范围(-40~105℃ ) (详见底下表格) 。

笙泉8051 新5B系列

3.BLDC马达控制方面:

笙泉陆续推出BLDC有感系列MCU，包括MDRH40、MDRHA0、MDRH05, 以及另有MDSF40(无感系列), 这些方案可适用于小型风扇、冷气排水泵、离心风机、风筒…等BLDC应用产业。

另外，随着工业控制的可靠性及稳定性要求的提升，笙泉M3系列产品也能满足多元缤纷的应用，诸如工控、工业仪表、电机控制、电梯控制、户外储能、热敏打印机、高端智能电子锁、安防设备、四轴航模…等各种领域。然而，近年来CAN总线在众多应用场景中也得到广泛的应用，因此笙泉M3带CAN总线的全新MCU也很快会跟大家见面，敬请期待。

来源：笙泉MCU在工控方面的应用(1)、笙泉MCU在工控方面的应用(2)

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围观 22

FOC控制概述

FOC(Field-Oriented Control)即磁场定向控制，也称矢量变频，是目前高效控制无刷直流电机(BLDC)和永磁同步电机(PMSM)的最优选择。无刷直流电机(BLDC / BLDCM: Brushless Direct Current Motor)克服了有刷直流电机的先天性缺陷，以电子换向器取代了机械换向器。FOC 能精确地控制磁场大小与方向，使得电机转矩平稳、噪声小、效率高，并且具有高速的动态响应。

基于FOC机制来感测和控制 BLDC，因此它不需要外部霍尔组件。也可适应电机电流的变化，能完善地运作于可变转矩负载应用，最终提高电机功率因子。目前FOC机制已在很多应用上逐步替代传统的控制方式，在运动控制行业中备受瞩目。

FOC框图

上面框图不难看出FOC的原理复杂、计算量大，所以需要很高成本的控制器，这也使得FOC在很多应用场景下需要设置更多软件人才来处理复杂的演算法。

笙泉BLDC MCU: 应用于FOC无感控制

为解决以上复杂软件问题，笙泉BLDC MCU的FOC无感控制系列采用双核设计：8051内核+ MOC(电机控制: Motor Controller)内核(如下简易架构图所示)。8051内核用于对MOC的参数配置和其它日常事务控制，MOC内核用于完成电机的FOC运算控制。繁琐的FOC运算控制不再由软件完成，而是交给硬件MOC去处理，不需要大量Flash 空间来写演算法，这也是笙泉BLDC MCU的一大优势。笙泉的无感MDSF40 / MDRFD0系列可应用于新风机系统、低压吊扇、高转速风筒…等，亦提供完整的参考设计予客户。

MDSF40 简易架构：

MDRFD0 简易架构：

3相PMSM/BLDC FOC 无感MCU

* * * (未完待续) * * *

来源：megawin笙泉科技

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围观 46

BLDC控制概要

无刷直流(BLDC)电机是一种普及的电机类型，目前应用在家电，医疗，工业自动化设备和仪器等行业中。无论是日常设备或较复杂的机器常会使用到无刷直流电机(BLDC),才能将电能转换为旋转运动。两者原理类似, 但BLDC需要一个复杂的控制器来将直流电元转换为三相交流电源, 而有刷可以通过直流电压轻松控制。

BLDC 相对于传统有刷电机，使用电子换相代替了电刷换相，它有许多优点，其中包括：更宽的转速范围、更低的噪音、更快的动态相应、更高的效率。此外，由于输出转矩与电机体积之比更高，可以使用于更小空间和更轻重量的应用需求。再者，BLDC需要的维护也较少，因此和有刷直流电机相比寿命较长，与同等的有刷直流电机相比拥有更大的输出功率。因此在过去几十年中, BLDC马达也越来越受欢迎,且已在许多应用中取代有刷直流电机. (详见下表比较)

无刷直流电机(BLDC)和有刷电机之比较

无刷直流电机(BLDC / BLDCM: Brushless Direct Current Motor)克服了有刷直流电机的先天性缺陷，以电子换向器取代了机械换向器。

BLDC分有感和无感(sensorless)，在驱动方式上分方波和弦波控制。在采用通用MCU的方案中，需要一条条指令去实现方波/弦波的控制，开发周期长，也占用了MCU大量的效能。笙泉电机MCU方案只需简单的寄存器指令，即可实现完整且有效率的电机方波/弦波控制，轻松简单的解决了上述问题。

BLDC相关应用

笙泉科技推出的MDRHx系列包含MDRH05/ MDRH40 / MDRH A0，是高度集成的电机驱动控制器。该系统由无刷直流电机MCU和40~100V三相门驱动器组成，适用于直流40V或100V以下电机系统，其相关应用例如: 家用风机水泵、电信风机、伺服风机/离心风机、低压立扇、吸顶扇、空气净化器、低压空调排水泵、低压热水器强排、扫地机器人、电动工具 …等。

笙泉电机MCU作用于BLDC

MDRHx有感系列：内含8051内核MCU、MOC (Motor Controller:电机控制)、支持霍尔组件和霍尔IC、支持闭环速度控制。内建8K Flash/256B IRAM/256B XRAM、UART、8-ch ADC、PWM捕获、OCP(过流保护)。包括不含电源驱动与整合前驱(Gate-driver)的整合型方案，可满足完整高/中/低压型应用需求。

MDRH05：不含前驱

MDRH40：含40V P/N前驱

MDRHA0：含100V N/N前驱，5V LDO

笙泉BLDC MCU系列規格表:

来源：megawin笙泉科技

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围观 21

前文：笙泉MCU在储能电源中的作用(1)

储能电源结构

储能电源拆解后可以分为三块功能板：前面板、BMS板、逆变板。这三块功能板均可以采用笙泉科技Megawin的MCU。

上一次，我们着重讲解了储能电源的前面板中使用的MCU，那么这次，我们再进一步讲解储能电源的BMS板。

相比前面板，BMS板的MCU需要做的事情就单纯很多，一般来说就是对电池包的电压、充放电流以及电量进行管理，维持电池的稳定性，保证整个系统的正常工作，因此对MCU的要求自然就是ADC以及比较器，和有需要传输电量数据到前面板的需求，一般使用UART或者IIC就足够了。此外，储能电源属于多串数电池应用，需额外搭配LDO(线性低压差稳压器) 转换至低压稳定供电给MCU。

MG82F6D32系列

笙泉科技Megawin 8位MCU MG82F6D32/64配备32/64KB的Flash，同时RAM空间达2/4KB，完全可以满足储能电源中BMS 程序部分的使用需求。

此外，MG82F6D32/64系统最高可达48MHz，CPU频率可达36MHz，可以满足BMS板的算法运算和调度需求。

不仅如此，MG82F6D系列带有12bit 1.2Msps ADC，能精准测量电池的电压和充放电电流，同时，MG82F6D系列出厂内置校准过的内部参考电压，助力ADC采集精度更上一层楼。

MG82F6D32/64系列还内置了最多3组轨对轨比较器，可以用于快速过压和过流检测并产生中断，且比较器支持睡眠模式继续工作的功能，保证BMS系统在MCU休眠时依旧正常检测过压过流的功能，保障BMS系统的安全。

MG32F02A系列

笙泉科技Megawin 32位MCU MG32F02A系列配备32/64/128KB的Flash，完全可以满足储能电源中，BMS板的使用需求，甚至有空间为将来的OTA预留空间。

MG32F02A系列主频达48MHz，带32位硬件除法器，可节省大量电量计算花费的程序空间和时间。

MG32F02A的12位ADC，最高1.5Msps，内置4倍放大，64阶细分的可编程放大器(PGA)，可以用于检测电流等功能且不容易因OP放大倍率过高而停止。此外，MG32F02A064/128还支持2.4V ADC内部基准电压，进一步加强ADC采集精度。

MG32F02A系列也带有2组比较器，足以BMS板使用，且MG32F02A064/128系列还内置12bit电压型DAC，并可以输出到比较器中充当比较电压，节省外部搭比较电路的成本。不仅如此，比较器功能还支持睡眠模式下继续工作的功能，让BMS芯片在周期性的休眠中，一直保持比较器的工作，不漏任何一瞬间的过压过流风险。

应用框图

MG82F6D系列规格

支持代码保护

*1支持仿真器,SOP8 除外;

*2支持SPI 主端;

*3 支持Watch 模式;

*4 支持S/W 设置;

*5 内部 RC 振荡器有 12MHz 和 11.059MHz，默认使用 12MHz的 RC 振荡器。

频漂：±1%，25℃；±2%，-40°C ~105°C。

MG32F02A系列规格

*1 支持仿真器

*2 支持SPI 主端

*3 和Flash ROM 区共同空间

*4 CCP: (捕获/比较/PWM)模块

*5 高级UART模块x3:支持SPI主机/从机(UART 0/1/2模块)

基础UART模块x4:支持标准UART模式(UART 4/5/7模块)

*6 高级SPI模块x1:支持SPI/QPI/OPI (SPI 0模块)

基础SPI模块x3:支持标准SPI模式(可配置 UART 0/1/2模块)

LDO (MGR2105) 规格

*Adj: 可调电压.

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围观 33

便携式储能电源行业在近两年迅速崛起，越加吸引众多终端厂和MCU芯片商投入开发，在技术创新的较劲也成为主要赛道之一。依据” 2022年中国便携式储能电源行业研究报告“，预计未来便携式储能电源行业市场规模将持续增长，2026年将达到882.3亿元；2020年全球91.9%的便携式储能电源由中国生产，所有便携式储能电源中有47.3%销往美国。

便携式储能设备，通常简称为 “户外储能电源”，系指内置锂离子电池的小型储能设备，带电量通常落在1000～3000Wh区间(即存储1～3度电)。随着全球户外运动的爆火，户外活动是便携式储能电源占比最大的应用领域，占43.6%；这些户外活动包括如野餐、露营、摄影、垂钓、自驾游等户外消费，带动了户外电源的需求。另一方面，户外电源也可以作为家庭的应急电源使用，其需求也在升级换代。其他相关应用领域尚有: 医疗救援、户外工程作业…...等。

兹此我们会陆续开始为您分集概略解析储能电源结构、相关应用，并介绍笙泉科技可搭配的相关 MCU方案 (MG82F6D / MG32F02A......等系列)。

(图片来源: 电小二户外电源)

储能电源结构

储能电源拆解后可以分为三块功能板：前面板、BMS板、逆变板。这三块功能板均可以采用笙泉科技(Megawin)的MCU。本文将先介绍前面板中使用的MCU。一般来说，前面板的MCU需要做的事情很多，包括LCD显示、USB端口插入检测、温度检测、BMS板数据采集计算、PD协议通信以及使能逆变板启动逆变的功能。因此大容量Flash和RAM是必须的。

MG82F6D系列

笙泉科技8位MCU MG82F6D32/64配备32/64KB的Flash，同时RAM空间达2/4KB，完全可以满足储能电源中，前面板的程序部分的使用需求。

此外，MG82F6D32/64系统最高可达48MHz，CPU频率可达36MHz，可以满足前面板的算法运算和调度需求。

不仅如此，MG82F6D系列ESD HBM模式可以达到8KV，MM 模式达450V，工作温度范围是 -40 ~ 105°C，在寒冷干燥的冬天，可很好地抵御来自外界的静电干扰。

MG32F02A系列

笙泉科技32位MCU MG32F02A系列配备64/128KB的Flash，完全可以满足储能电源中，前面板的使用需求，甚至有空间为将来的OTA预留空间。

MG32F02A系列主频达48MHz，带32位硬件除法器，可节省大量电量计算花费的程序空间和时间。

MG32F02A的12位ADC内置4倍放大，64阶细分的可编程放大器(PGA)，为前面板检测USB端口的电流检测和空载检测节约了1个运放。

同样，MG32F02A系列ESD HBM模式可以达到6~8KV，工作温度范围也是 -40 ~ 105°C，很好地抵御来自外界的静电干扰。

应用框图

* * * (未完待续) * * *

来源：megawin笙泉科技

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围观 31

您不可不知的电池管理系統BMS

电池管理系统(BMS: Battery Management System)近几年持续热夯起来，它的应用也相当多元，诸如: 扫地机器人、电动工具机/园林工具机、无线吸尘器、充电咖啡机、电动自行车/二轮车/电动机车、UPS储能电源、充电桩、电动汽车…等。

简单来说，BMS是对电池进行管理的系统，电池通常使用可重复充放电的二次电池，防止电池过充电、过放电、温度异常等状况，否则会有起火爆炸、损坏、老化等危险性，因此有效管理电池对于产品来说是相当重要的。

BMS常见功能包括电压、电流、温度量测，需透过模拟数字转换器(ADC)，将模拟讯号转换至数字讯号进行MCU运算，进而再估算出电荷状态(SoC)、电池健康度(SoH)，另可透过通讯界面显示出电池容量%数、健康度%数。

Megawin笙泉 32-Bit MCU应用于BMS

兹此，笙泉科技已推出高性能MG32F02A系列芯片的BMS电池管理系统解决方案，让产业客户能快速高效地设计出因应市场需求的BMS相关应用产品。MG32F02A 系列系以ARM Cortex-M0為內核，內建12-bit ADC功能，每串电池都需要一组ADC通道来检测，例如六串电池需六组ADC进行检测。MG32F02A 系列除了拥有多组外部通道进行检测外，每秒采样次数更高达1.5M，还内建最高4倍的PGA放大，适用于检测电流小讯号，无需外置放大器以减少零件成本；更具有设定阀值的取样范围过滤，消除单笔采样突波的异常讯号；并内建硬件累加器，可减轻固件演算的繁杂度，非常适合多串数电池的多路分压检测，以及电流检测电阻与NTC温度电阻分压检测；本系列也拥有多组丰富的UART/ IIC / SPI / QPI串口界面，可搭配多个外部模块沟通。

BMS简易架构

多串数电池均衡重要性

而多串数电池在多次充放电使用下，因特性不同会有各串电量不均的情况，均衡电路可解决上述问题，其外置电路可通过MCU IO脚位进行控制，如六串电池需六组IO进行控制，且在韧体资源无需增加太多情形下，可选择相同型号并替换更多脚位的封装即可。

推荐MCU: MG32F02A 系列

MG32F02A032 / MG32F02A064 / MG32F02A128系列具备32KB/64K/ 128KB Flash ROM的32-Bit Cortex-M0内核微控制器，内建4KB/8KB/16KB Data RAM，12-bit ADC组数高达16组通道，工作电压范围1.8V至5.5V，工作温度范围-40°C~105°C，具备20/32/48/64/80脚位数的TSSOP/QFN/LQFP封装，多组ADC适用于多串数电池分压检测，可涵盖多种不同应用场景，包括适用于工控、工业自动化、电动工具、马达、仪器仪表、BMS电能计量等应用领域。

MG32F02A 系列规格