FU6832有感启动无感运行FOC方案

FU6832 系列是一款集成电机控制引擎(ME)和 8051 内核的高性能电机驱动专用芯片，ME 集成FOC、MDU、LPF、PI、SVPWM/SPWM 等诸多硬件模块，可硬件自动完成电机 FOC/BLDC运算控制; 8051 内核用于参数配置和日常事务处理，双核并行工作实现各种高性能电机控制。其中8051 内核大部分指令周期为 1T 或 2T，芯片内部集成有高速运算放大器、比较器、Pre-driver、高速 ADC、高速乘/除法器、CRC、SPI、I2C、UART、LIN、多种 TIMER、PWM 等功能，内置高压LDO，适用于 BLDC/PMSM 电机的方波、SVPWM/SPWM、FOC 驱动控制。

只需简单的外围处理便可实现高效率的FOC电机驱动。FU6832的有感启动无感运行FOC驱动主要应用在各类低压风机上，典型应用如落地扇、空气净化器等。本方案主要介绍FU6832 MCU的有感启动无感运行FOC驱动的主要特性和使用方法，以及示例程序的控制特性和功能。

FU6832芯片特性：

双核：8051 内核和 ME；
指令周期大多为 1T 或 2T；
16kB Flash ROM、带 CRC 校验功能、支持程序自烧录和代码保护功能；
256 bytes IRAM，768 bytes XRAM；
ME：比例积分/微分器(PI/PID)、BLDC 模块、FOC模块、MDU支持乘除法/低通滤波器（LPF）/三角函数的计算；
单周期 16*16 位乘法器，16 周期 32 / 16 位除法器；
4 级优先级中断、15 个中断源；
GPIO：

FU6832L：35 个 GPIO；

定时器：

2 个通用带抓捕功能可编程定时器；

1 个支持 QEP 解码编程定时器；

1 个 BLDC 电机专用定时器；

1 个通用定时器；

1 个 RTC 定时器；

1 个 SPI；

1 个 I2C；

2 个 UART，其中 UART2 支持 LIN Slave 模式和 Pin 功能转移；

2 通道 DMA，支持用于 I2C/SPI/UART 数据传输；

模拟外设：

12 位 ADC，1uS 转换时间，可选择内部 VREF、外部 VREF 作参考电压；

ADC 通道数：

FU6832L：14 通道；

内置 VREF 参考，可配置 3V、4V、4.5V、VDD5；

内置 VHALF(1/2 VREF)参考输出；

3 个独立运算放大器，其中 AMP0 可配置为自动增益放大器；

3 路模拟比较器；

DAC: 1 路 9 位，1 路 6 位；

驱动类型：

3P3N Predriver 输出；

BLDC 控制支持自动换相、逐波限流，支持 HALL、BEMF 位置检测；
FOC 驱动支持单电阻、双电阻、三电阻电流采样；
FOC 驱动支持过调制；
时钟：

系统时钟为内置 24MHz±2%精准时钟；

内置 32.8kHz 低速时钟；

评估板FU6832包含：

1、 FU6832 DEMO板

2、 FU68XX 仿真器

3、有感启动无感运行FOC应用方案调试手册

有感启动无感运行FOC方案应用：

为方便客户开发，峰岹公司在基于FU6832开发了有感启动无感运行FOC驱动方案示例程序，其具备以下特性：

1. 启动控制

（1）通过霍尔检测电机初始状态，在满足转速达到最高转速的5%~10%且估算角度在一定范围内条件之前，使用有感FOC控制方式，实现动态启动（包含顺风启动和逆风启动），提高启动可靠性

（2）为了减小启动噪音，有感启动也采用正弦波驱动方式，在霍尔两个状态之间的角度增量通过上一拍的转速计算得到

（3）可根据需要调整启动力矩和启动时间

（4）启动使用电流闭环控制方式，可实现宽电压启动，可设定最大启动电流限流

2. 控制方式

（1）电流闭环为内环，恒风量控制、恒转矩控制、恒速度控制、恒功率控制等多种控制可选为外环。

（2）调速接口有：SREF模拟调速，PWM调速，Clock调速、IR红外调速，UART串口调速。

3. 状态显示

通过LED亮灯状态表示系统运行状态和故障信息。

4. 保护控制

内部包含全面的保护，可根据需要选择使能对应的保护，再根据实际情况微调即可。

（1）过压保护：大于过压电压门限触发过压保护，小于恢复电压门限系统重启

（2）欠压保护：小于欠压电压门限触发欠压保护，大于恢复电压门限系统重启

（3）过流保护：大于过流电流门限触发过流保护

（4） FO保护：大电流冲击触发硬件过流保护，系统不重启

（5）堵转保护：可设定堵转重启时间，以及堵转重启次数

（6）缺相保护：电机线接触不良时，可实现缺相保保护，重启时间和次数可设定

（7）过温保护：大于过温设定值触发过温保护，小于温度恢复值系统重启

（8）过功率保护：过功率保护可以选用过输入功率保护和过输出功率保护，当功率到达设定功率保护阈值时，可采用降速处理或停机处理

（9）运放偏置电压异常保护：控制板上电后，在电机运行之前，先读取运放的输出是否在正常范围内，如果不是则报错，电机不启动

5. 用户接口

内部包含多种用户接口方式，可根据需要选择使能对应的接口，实现控制需要。

（1） Key接口：定义按键接口，按键扫描给出Key命令，用户可自定义Key命令，如ONOFF、FR控制命令，加减速等。

（2） SREF接口：ADC采样电位器值，给出SREF命令，用户可自定义SREF命令，如

闭环Speed参考值

（3） PWM接口：捕获PWM信号，获取PWM Duty，给出PWM命令，用户可自定义PWM命令，如闭环Speed参考值

（4） Clock接口：捕获PWM信号，获取PWM 的频率，给出PWM命令，用户可自定义PWM命令，如闭环Speed参考值

（5） IR接口：定义红外接口，红外扫描接收红外数据后给出IR命令，用户可自定义IR命令，如ONOFF、FR控制命令，闭环Speed参考值

（6） UART接口：UART扫描接收UART数据并给出UART命令，用户可自定义UART命令，如ONOFF、FR控制命令，闭环Speed参考值

（7） Buzzer接口：定义蜂鸣器接口，蜂鸣器扫描接收控制命令，实现报警或者提示音控制，用户可自定义，如按键提示音控制、档位提示音控制。

6. 调试接口

在默认功能特性情况下，程序给出Customer.h文档作为用户调试接口，用户只需修改相应参数便可实现电机通用功能控制。

Watch-dog；
两线制 FICE 协议提供在线仿真功能；

图1 FU6832L 功能框图

FU6832的有感启动无感运行FOC应用特点：
FOC固化，运行速度快：运行使用无感运行方式，无感FOC的所有运算都是硬件实现，节约了软件运行时间，最高PWM频率可达50KHz，可应用于超高速电机；
控制精度和效率高：FOC采用Q15格式，角度360°扩展到2^15，角度分辨率可达0.01°，可对电机实现高精度控制；优化的位置估算算法可实现控制高效率；
静音效果好：FOC算法可以精确控制驱动电流为光滑正弦波，转矩脉动小，可加入死区补偿，实现超静音工作；
启动特性好：启动使用有感启动方式，在转速达到最高转速的5%~10%且估算角度在一定范围内时切到无感运行模式，保证了启动可靠性和平稳性；启动速度快，启动时间比常规启动方式短50% ；
最低转速更低：电机在转速太低时，其运行电流和反电动势很小，采用无感运行方式控制误差太大，对于有感启动无感运行方案，在要求转速做到更低时（例如要求五对极电机要求跑50RPM。），可切换到有感运行方式；
硬件电路简单：内部集成高速运算放大器、高压 LDO和Pre-Drive，可以直接连接MOS管驱动电机，简化外围电路，降低产品成本,提高系统的可靠性。
评估板FU6832包含：

1、 FU6832 DEMO板

2、 FU68XX 仿真器

3、有感启动无感运行FOC应用方案调试手册
图2 FU6832板
原理图：

图3 FU6832板原理图

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