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#馬達訊號鏈 #微控制器MCU #SAR ADC #多通道SINC濾波器
#大功率IGBT閘極驅動器 #馬達效率標準IE3/IE4

【檢視訊號鏈，提升馬達控制效率】

相較於消費市場，工業伺服馬達系統對精確度要求很高，位置、扭矩、角度等等參數的要求十分嚴格；馬達控制處理器、A/D轉換器、放大器、隔離器、功率元件等都需要調校。因此，擁有較高性能的 ARM Cortex 核心漸受供應商肯定；其中一個重要原因是設計人員對 ARM 平台較為熟悉，方便導入 FOC (Flex-on-Cap，覆晶構裝晶圓凸塊重分佈) 模組，進行開發偵錯。

另有三個趨勢值得留意：1.將高精度 SAR ADC 和多通道 SINC 濾波器整合進去，有助馬達控制系統的類比訊號不失真；2.利用數位隔離器，可擺脫光耦合器的成本、尺寸、功耗、性能和可靠性限制，實現出色的隔離性能；3.以隔離Σ-Δ 調變器檢測電流，是馬達驅動系統上的核心監測晶片，可針對不同功率等級應用，搭配不同方案控制電流迴路。

系統設計人員可利用隔離式 IGBT 閘極驅動器的低傳播延遲和偏斜來縮短低、高端切換之間的死區時間，將損耗降至最低並改善系統整體性能。突破性的「共模暫態抗擾度」(CMTI) 性能和低傳播延遲還支援新型功率開關技術，包括碳化矽 (SiC) 和氮化鎵 (GaN)，以便在瞬變更大的系統中、使用更高的切換頻率。高品質晶片和長期供貨保證，是元件供應商在馬達控制市場爭取客戶的一項利器。

儘管 2016 年，全球經濟形式仍存在很多不確定性，但工業升級驅動力充足，使馬達控制市場在 2016 年熱度依然不減。有半導體業者觀察到：台灣廠商較專注於精細化製造，擅長「相對高檔、面臨競爭較小」的馬達系統，儘管目前出貨總量不大，但勝在市場定位較清晰、步伐較穩健；而大陸廠商更傾向於尋找新方案控制成本，雖然出貨量較大，但競爭也十分激烈。

延伸閱讀：
《ADI 著力於馬達控制的信號鏈系統》
http://compotechasia.com/a/____/2016/0920/33343.html
(點擊內文標題即可閱讀全文)

#亞德諾ADI #ADSP-CM408 #iCoupler數位隔離器 #Σ-Δ ADC AD740x
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#工業控制 #嵌入式系統 #電路設計 #演算法

【行前周延評估，是確保性能及安全的第一步】

工業馬達應用甚廣，哪怕農業灌溉、林業機械、漁塭養殖、畜牧風扇等都隨處可見它的踪跡；為優化能源效率和可靠性，控制系統必須以最高性能水準運行。如果電路或控制演算法在獨立運行時明明毫無瑕疵，卻在整合到高雜訊控制系統時成效不如預期，不免令人扼腕，甚至因此付出昂貴代價，例如：後續保固維修、停工損失，或傷及人身安全。

亞德諾半導體 (ADI) 一款協助評估電路及系統性能的馬達控制平台，可降低風險、縮短上市時間。該平台由硬體、軟體和工具構成，包括控制板和功率板兩塊電路板；控制板採用ADSP-CM408混合訊號處理器，並整合240 MHZ浮點ARM Cortex – M4核心和ADI高壓功率板。功率板採用通用交流線路輸入。

ADSP-CM40X處理器在執行速度和類比性能表現不俗，包括：兩個16位元ADC、具有13個有效位元數，轉換時間僅為375ns，內建四個SINC濾波器，可對「增量累加轉換器」 (ΔΣ ADC) 的資料流程進行解調處理，無需使用任何外部電路。系統為相電流的測量提供兩種技術，所有霍爾效應感應器和分流電阻都與ΔΣ ADC相結合，會將訊號回饋至處理器，支援位置回授、編碼器和解角器。

功率板則搭載一個數控型升壓轉換器，用於功率因數校正；另有一個三相IGBT模組，所有閘極驅動訊號和狀態訊號均採用數位隔離。系統採用磁場定向控制演算法，以基於模型的設計和MATLAB Simulink自動代碼生成驅動、控制三相永磁馬達。透過模型化功率狀態、馬達、感應器介面和裝置驅動程式以及控制演算法本身，可實現對整個設計的模擬。

經由自動代碼生成方式，可將演算法部署到嵌入式目標中。當啟動馬達、設定參考速度後，運行時，目標會捕捉變數資訊並將其傳回電腦，讓工作週期、馬達電流和轉子位置一覽無遺，且可透過圖形化使用者介面進行控制、更改參數配置並發送命令，同時將即時資料傳回電腦。

延伸閱讀：《Analog Devices----高壓馬達控制平臺展示》
http://www.compotechasia.com/a/CTOV/2015/0308/28529.html…

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